Блок питания как «слабое звено» светодиодного светильника
При описании технических характеристик светодиодных светильников в рекламных материалах обычно особый упор делается на типы используемых в них светодиодов. Тем не менее, надежность современных светильников определяется уже не только и не столько светодиодами, сколько блоком питания. Но некоторые важные параметры данного узла не сообщаются производителями даже по запросу. Поэтому задача выбора осветительных приборов с качественными блоками питания является весьма сложной, тем не менее, она решаема.
Причины, по которым производители при продвижении светильников на рынок делают упор именно на параметры светодиодов, имеют исторические корни. Предыдущие источники света имели срок службы, значительно меньший, чем у пускорегулирующей аппаратуры (ПРА). В итоге сложилось представление, что источник света — наименее долгоживущая часть устройства.
Светодиоды отличаются прежде всего большим сроком службы — в среднем около 50000 часов. Если светильник работает по 10 часов в сутки, то его срок службы, обусловленный параметрами светодиодов, составит более 13,5 лет. Этот промежуток времени уже сопоставим со сроком службы других узлов светильника или даже превышает его.
Особенности терминологии
Проблема выбора начинается с весьма запутанной терминологии.
Блоком питания (БП) принято называть источник питания для радиоэлектронной аппаратуры, преобразующий электрическую энергию от сети для согласования ее параметров с входными параметрами отдельных узлов аппаратуры.
Подавляющее большинство светодиодов питаются от постоянного тока и имеют напряжение питания менее 4 В. Если соединить светодиоды последовательно, то такая цепочка будет иметь большее напряжение питания. По ряду причин соединение светодиодов в цепочки длиной более 15 штук практикуется очень редко. То есть напряжение питания массива светодиодов в осветительном приборе обычно не превышает 60 В. В то же время, сети электропитания, в зависимости от страны, дают напряжение 100 – 240 В переменного тока. Для согласования параметров питания светодиодов и параметров сети электропитания обязательно требуется блок питания.
Следует отметить, что термин «блок питания» является устоявшимся понятием, широко используемым в инженерной практике. Тем не менее, он не закреплен официально ГОСТ Р 52907-2008, в котором присутствует только определение источника питания. В прежнем варианте ГОСТ официально также было закреплено понятие «вторичный источник питания», которое в ГОСТ Р 52907-2008 отсутствует. Использование термина «блок питания» позволяет дистанцироваться от автономных источников питания, т.е. гальванических элементов и аккумуляторов.
\Кроме этого, для обозначения БП часто жаргонно используется термин «драйвер». На самом деле, драйвер — это устройство, которое стабилизирует ток, питающий светодиоды. Также некоторые драйверы способны регулировать световой поток у светодиодов, т.е. диммировать их. Но драйвер не выполняет функций преобразования питающего напряжения и выпрямления тока. Поэтому узел, отвечающий за питание светодиодов в светильниках на напряжение 12 или 24 В — это драйвер. Но при питании от сети 220 В речь идет именно о БП. Тем не менее, на некоторых БП можно встретить слово driver, означающее в данном контексте стабилизацию выходного тока.
Диммируемый БП Helvar со стабилизацией выходного тока
В светотехнике устройства, осуществляющие согласование параметров питания источников света и электросети, исторически назывались балластами или ПРА. Специалисты по светотехнике при переходе на светодиоды не стали отказываться от привычного для них терминов и стали использовать их применительно к БП для светодиодов.
Еще одним термином, которым не всегда правильно обозначают блоки питания в светодиодных светильниках, является «электронный трансформатор». Данное устройство, на самом деле, только преобразует напряжение в более низкое и повышает частоту переменного тока с 50 (или 60, в зависимости от стандарта электросети, принятого в стране) до нескольких единиц или десятков килогерц. Питание светодиодов напрямую от электронного трансформатора применяется только в гирляндах и другой аналогичной декоративной светотехнической продукции.
Терминология для светодиодных светильников в части устройств электропитания пока не закреплена ГОСТ, в проектах стандартов используется термин «электронное управляющее устройство».
Справедливости ради следует заметить, что путаница с терминологией распространена и за рубежом. Термин power supply unit (блок питания) или просто power supply (источник питания) в светотехнике используется крайне редко. В рекламных материалах часто встречается обозначение блока питания как driver (драйвер), а вообще, широко распространено использование обозначение БП в светодиодных светильниках как ballast (балласт).
Классификация БП
По месту размещения БП делятся на внутренние (размещаются внутри корпуса светильника) и внешние (размещаются вне корпуса). При этом внешние БП могут идти в комплекте со светильником или приобретаться отдельно.
По своей конструкции БП можно разделить на две большие категории — изолированные и неизолированные. Особенностью изолированного БП является то, что его выход не имеет гальванической связи с входом. Благодаря этому достигается более высокий уровень электрической безопасности устройства. Электрический потенциал на выходе исправного БП изолированного типа ни при каких условиях не достигнет опасной величины. В принципе, БП изолированного типа — это и есть та самая классическая конструкция БП на основе трансформатора, используемая на протяжении многих десятилетий. К сети через преобразователь подключена первичная обмотка трансформатора, нагрузка через выпрямитель присоединяется ко вторичной обмотке. Отличия от классического варианта в том, что трансформатор работает не на частоте сети, а на более высокой частоте, а также в наличии гальванически развязанной обратной связи для стабилизации напряжения или тока. Изолированные БП стоят относительно дорого, но они хорошо справляются с бросками напряжения и импульсными помехами, которые есть в российских электрических сетях.
Пример принципиальной схемы изолированного БП. Источник: «Макро групп»
Неизолированные БП имеют гальваническую связь с выходом. Поэтому, хотя разница потенциалов между линиями на выходе такого БП представляет собой безопасную величину, не превышающую для светодиодных светильников значение 60 В постоянного тока, тем не менее, потенциал между одной из линий на выходе и землей может быть сопоставим с сетевым напряжением, т.е. принимать опасное значение. Преимуществами неизолированных БП являются компактность, низкая цена и немного больший КПД, чем у неизолированных БП. Поэтому неизолированные БП так любят производители очень дешевых светильников — помимо низкой стоимости БП, более высокий КПД позволяет использовать светодиоды с меньшей светоотдачей. Неизолированные БП также широко применяются в светодиодных лампах-ретрофитах, но здесь в ряде случаев без них обойтись нельзя из-за малых размеров.По причине низкой электробезопасности, неизолированные БП могут быть только внутренними. Недостатком неизолированных БП является проникновение на выход мощных импульсных помех, которые «гуляют» по сети. К тому же, при установке выключателя в разрыв нулевого провода (что бывает, когда светодиодные светильники устанавливают взамен существовавшего ранее освещения) светодиоды в светильнике, оснащенном таким БП, слабо светятся в выключенном состоянии. Все это приводит к преждевременному выходу светодиодов из строя.
Пример принципиальной схемы неизолированного БП типа PFC. Источник: «Макро групп»
Усовершенствованные неизолированные БП нередко жаргонно называют PFC от слов Power Factor Correction — корректировка коэффициента мощности. Они обладают большим значением коэффициента мощности по сравнению с обычными неизолированными БП — около 0,9 против 0,6. В таких БП частично решены проблемы, вызывающие преждевременный выход светодиодов из строя. Тем не менее, все равно, они проигрывают изолированным БП по части устойчивости к броскам напряжения.
Почему «слабое звено»?
Электронные компоненты БП работают под напряжением до 242 В переменного тока. При авариях на сетях электропитания напряжение может кратковременно возрастать до 456 В переменного тока. Удары молнии, коммутация мощного электрооборудования и некоторые другие факторы приводят к возникновению импульсных помех с амплитудой до 4000 В. Поэтому к качеству электронных компонентов БП предъявляются особые требования.
Срок службы светодиодов зависит от того, сколько времени они светили. В отличие от этого, срок службы БП связан не только со временем работы, но и со временем хранения. То есть, если вы не включали светильник, а только его хранили на складе, то через некоторое время его БП все равно выйдет из строя. Это связано с особенностями электролитических конденсаторов, используемых в БП — они постепенно деградируют из-за испарения электролита. В среднем электролитический конденсатор можно использовать на протяжении не более 10 лет с момента выпуска. В неправильно спроектированном БП электролитический конденсатор перегревается, что сокращает его срок службы. В некоторых современных дорогостоящих БП проблема решена полной заменой электролитических конденсаторов на керамические, которые являются практически «вечными» электронными компонентами.
Читаем между строк
Производители светодиодных светильников практически всегда публикуют информацию об используемых светодиодах, но редко когда раскрывают данные о БП. Тем не менее, можно составить свое представление о том, качественный или нет блок питания, по параметрам светильников, которые производитель открыто публикует.
В первую очередь, это коэффициент мощности λ (иногда его обозначают как cos φ, что для светодиодных светильников не совсем правильно). Чем больше этот параметр, тем лучше. Для качественного блока питания он должен быть не менее 0,85. Упрощенные БП, имеющие низкую надежность, обычно выдают себя низким значением λ.
БП от ведущих производителей характерно высокое значение коэффициента мощности, примером тому является данное устройство от Osram
Производители светильников, конечно, знают, что именно БП, а не светодиоды, ограничивает срок службы осветительного прибора. Поэтому, хотя и указывают «срок службы светодиодов 50000 ч», тем не менее, гарантийный срок устанавливают, исходя из цифр по всему светильнику. Обычно исходят из того, сколько лет проработает светильник, будучи включенным круглосуточно. Например, гарантийный срок на светодиодные светильники средней ценовой категории обычно составляет 3 года. Умножаем этот срок на 8760 ч в году, и получаем 26280 ч — именно столько гарантированно будет работать светильник. Обратите внимание, что этот показатель очень близок к сроку службы типичного БП средней ценовой категории — 30000 ч.
Но, самое главное — где расположен блок питания и как он выглядит. Если он внешний и подключается к светильнику через разъем, то однозначно является изолированным (на прямое нарушение правил электробезопасности производители обычно не идут). В том случае, если БП внутренний, но выполнен в виде отдельного унифицированного модуля от одного из ведущих производителей БП, то, скорее всего, тоже изолированный. Неизолированные БП обычно выполнены как неотъемлемая часть конструкции светильника.
Производители БП
Теоретически оптимальным выбором является БП, специально разработанный для определенной модели светильника. На практике это могут удачно реализовать либо компании, имеющие, помимо светотехнического, еще и мощный бизнес по производству электронных устройств (LG, Philips), либо светотехнические компании, чьи БП хорошо зарекомендовали себя на рынке (Osram).
В остальных случаях предпочтительным вариантом является использование в светильнике БП от ведущих фирм, специализирующихся на данном виде продукции (Meanwell, Helvar, Vossloh-Schwabe и некоторые другие). Использование унифицированного БП легко заменяемой конструкции важно еще и для возможного ремонта светильника, так как БП обычно выходит из строя быстрее, чем светодиоды.
Внешние блоки питания, не входящие в комплект поставки
На рынке встречаются светодиодные светильники, имеющие низкое напряжение питания (обычно 12 или 24 В). Они предназначены для питания от источника со стабилизированным выходным напряжением или от электронного трансформатора. Нередко БП в комплект поставки таких светильников не входит, что позволяет сэкономить средства, установив один БП на несколько светильников. Если светильник допускает питание как от переменного, так и от постоянного тока, то лучше использовать постоянный ток, т.е. устанавливать БП, а не электронный трансформатор.
Выбирая внешний БП, следует иметь в виду, что максимальный КПД достигается в том случае, если нагрузка равна приблизительно 80% от номинального значения. Соответственно, умножив мощность подключенных к БП светильников на коэффициент 1,25, мы получим оптимальное значение номинальной мощности БП. Иногда мощность БП выбирают «на вырост» с учетом, что к нему позже дополнительно подключат светильники. Тогда суммарная мощность светильников «первой очереди» подключения должна быть в 1,2 раза больше минимальной мощности нагрузки БП, иначе будет срабатывать защита от холостого хода.
Применение внешнего блока питания, не входящего в комплект поставки, дает возможность повысить надежность системы, так как в светильники встроены только драйверы. Электронные компоненты в них работают при низких напряжениях, так что их качество не так критично. А модель БП пользователь выбирает самостоятельно, исходя из своих потребностей, и может запросить на него всю необходимую информацию у поставщика.
Алексей Васильев
www.elec.ru
Блок питания для светодиодного светильника
Следует понимать, что основной особенностью использования таких изделий будут низкие показатели в потребности напряжения. Как правило, им достаточно всего 12В. Для этого производители предлагают специальные блоки питания для светодиодного светильника, то есть так называемые преобразователи.
В этой статье:
Что нужно знать
Блоки питания для светильников. Успейте купить со скидкой!Большое распространение получили стабилизаторы напряжения.
Поскольку освещение со светодиодами имеет место в тех случаях, когда температурные изменения не слишком высоки. Сюда можно отнести как производственные помещения, так и жилые постройки. Также стабилизаторы применяются и по причине того, что соединение осветительных приборов производится параллельно.Напряжение источника тока будет зависеть от общей мощности всех устройств, которые подключены. Каждый блок питания для светодиодных светильников будет иметь определенно допустимый предел мощности. Когда данная граница будет превышена, то приборы могут функционировать нестабильно и наблюдаться перегрев. Именно поэтому нагрузка должна иметь меньшую мощность, нежели максимально возможная конкретного блока питания.
Основной особенностью, которая свойственна светодиодным LED-лампам, это тот факт, что они требуют для своей работы не напряжение, а непосредственно ток. И очень важно, чтобы данный ток был стабилизирован, только таким образом можно продлить срок службы подобных изделий. Ведь все светодиоды слишком критично относятся к величине тока. Если условия работы нормальные, то достаточно будет стабилизировать напряжение в питании, тогда и ток также будет стабильным.
Но светодиоды имеют большую зависимость от внешних температурных условий. Даже при неизменном напряжении меняться будет и ток, когда будут происходить температурные перепады.
Классификация блоков питания
Блоки питания для светильников. Успейте купить со скидкой!Разбирая вопрос о блоках питания, следует понимать, что подразделяются они на внутренние и внешние, в зависимости от характера их размещения. Внутренние будут располагаться в корпусе самого прибора, а внешние — на внешней стороне. Стоит отметить, что внешний блок питания не всегда идет в комплекте со светильником, в некоторых случаях его потребуется покупать отдельно.
Помимо этого, блоки питания подразделяются по конструкции. Они бывают:
- изолированные;
- неизолированные.
Изолированный будет отличаться тем, что его вход не имеет взаимосвязи с выходом. Именно поэтому можно говорить о более высокой безопасности при работе приборов. То есть не при каких обстоятельствах не будет достигнута опасная величина. Изолированный тип блока питания считается классической его конструкцией. Более привычным вариантом многие годы были обычные трансформаторы. Стоимость изолированного блока будет несколько выше, но это обуславливается его отличными способностями урегулировать скачки напряжения, которые нередко встречаются на практике.
В блоках питания неизолированных будет прослеживаться прямая связь между входом и выходом. Поэтому при некоторых обстоятельствах может возникнуть опасное значение мощности. Хотя в светодиодных светильниках безопасная величина, как правило, не превышает 60 В.
Но наряду с этим такие блоки питания также будут иметь и свои положительные стороны. К ним прежде всего можно отнести невысокую цену, компактность, увеличенный КПД. Именно такого типа блоки устанавливаются на более дешевых осветительных приборах, которых большое множество на рынке.
Широкое применение неизолированный блок нашел и в ретрофитных лампах. Чаще всего связано это с малыми размерами самого изделия, и другой вариант БП сюда просто не подойдет.
Поскольку неизолированные блоки имеют невысокую электрическую безопасность, они бывают только внутренними. Основным же их недостатком является наличие различных сетевых помех. А все это может привести к скорому выводу из строя такие установленные светодиодные светильники.
Производители предлагают огромный выбор источников питания для светодиодных светильников различного типа. Будь то ленты со светодиодами, линейки, модули или лампы. И напряжение в таких устройствах будет соответствующее.
Но всегда можно изготовить собственными силами необходимый блок питания для выбранного устройства со светодиодами. Тем более что таким образом можно существенно сэкономить. Многим попросту не хочется тратить деньги на те модели, которые предлагают производители, поэтому, следуя инструкции и немного разбираясь в электроприборах, не составит особого труда изготовить блок стабилизации перепада напряжения индивидуально. Стоит понимать, что его наличие сможет значительно увеличить период функционирования самого светильника.
Собрать своими руками
Источник питания для светодиодного светильника, так же как и сам прибор, может быть собран самостоятельно. Очень важно при этом придерживаться определенной последовательности действий.
Собрать своими руками импульсный блок питания под силу только квалифицированному специалисту.
Далее следует двухполупериодный выпрямитель с фильтрующей емкостью и простейший стабилизатор на микросхеме 7812. Такая схема может обеспечить выходной ток не более 1.5 А. Для его увеличения схема блока питания дополняется мощным внешним транзистором.
Нет смысла повторяться, поскольку подобная схема стабилизатора на 12 В и мощность 40 Вт для изготовления своими руками во всех подробностях рассмотрена в интернете.
Производители светодиодных светильников практически всегда публикуют информацию об используемых светодиодах, но редко когда раскрывают данные о блоке питания. Тем не менее можно составить свое представление о том, качественный или нет блок питания, по параметрам светильников, которые производитель открыто публикует.
Популярностью среди потребителей пользуются светодиодные лампы типа CSVT на 40 W. И очень важно правильно подобрать источник питания для таких устройств. Если все сделать правильно, то и светильник, и его блок питания прослужат своим владельцам многие годы. Хотя при возникновении неисправностей всегда можно выполнить ремонт устройства.
cdelct.ru
устройство, принцип работы, советы мастеров
Светодиодные лампы постепенно вытесняют иные осветительные приборы с рынка. Это экономичные, долговечные приборы, которые могут создавать световой поток разных оттенков. Они отличаются более сложным устройством, чем лампы накаливания. У них предусмотрен в конструкции блок питания. Он может быть разным. Как устроен блок питания для светодиодных ламп, какую разновидность выбрать, будет рассмотрено далее.
Источник питания для светодиодов
Чтобы выполнить ремонт блока питания светодиодной лампы, нужно понимать принцип работы такого элемента системы.
Источник питания подобного осветительного прибора должен соответствовать ряду требований. Основные из них следующие:
- энергоэффективность;
- надежность;
- электромагнитная совместимость;
- безопасность.
Только обеспечив светодиоды источником питания с перечисленными качествами, можно добиться правильной работы прибора, продлить срок его эксплуатации.
Стоит отметить, что продолжительность эксплуатации представленных осветительных приборов составляет не менее 50 тыс. часов. Соответственно и блок питания должен проработать не меньшее количество времени. При этом нужно помнить, что основной причиной, по которой светодиодные лампы вытесняют все другие разновидности осветительных приборов, являются энергосберегательные технологии. Поэтому блок питания также должен обладать высоким КПД. В противном случае из-за блока питания экономия энергии будет незначительной.
Стоит также отметить, что представленная деталь является единственным источником помех электромагнитного типа. Поэтому от блока питания зависит совместимость светодиодного светильника с электросетью.
Единственным элементом в представленном осветительном приборе, к которому подводится напряжение от бытовой сети, является блок питания светодиодных ламп. 220В в этом элементе системы трансформируется, снижаясь до 12 В на выходе. По этой причине электробезопасность устройства полностью зависит от этого прибора.
Кроме того, блок питания влияет на светотехнические характеристики лампы, на то, какой ток будет протекать через светодиод. Если он будет пульсировать, то и световой поток будет отличаться низким качеством, плохо влиять на зрение.
Устройство лампы и драйвера
Блок питания для светодиодной лампы 12В является самой распространенной разновидностью. В зависимости от характеристик лампы он может выдавать на выходе 5, 12, 24, 48 В. При этом ток из переменного преобразовывается в постоянный. Это обязательное условие правильной работы системы.
Прежде чем рассмотреть устройство этого элемента лампы, нужно обратить внимание на его место в конструкции. Это позволит при необходимости выполнить ремонт. Лампы светодиодного типа имеют одинаковое устройство. Если демонтировать корпус, можно увидеть внутри драйвер. Это печатная плата, на которую напаяны радиоэлементы.
Цоколь представленных приборов чаще всего имеет размер G4. Блок питания для светодиодных ламп следует сразу после него. Электричество подается на контакты патрона, передаваясь на выводы цоколя. К нему подведено два провода, по которым напряжение подается на драйвер (блок питания). Здесь происходит трансформация тока до заданных параметров. Оно поступает на плату, к которой припаяны светодиоды.
Драйвер – это электронный блок, который представляет собой генератор тока. Он, в свою очередь, также имеет несколько основных компонентов. Напряжение от бытовой сети попадает сначала на фильтр. Он устраняет электромагнитные помехи. Далее ток попадает на выпрямитель. Здесь он становится постоянным. Следующая ступень блока питания предназначена для коррекции коэффициента мощности. Последней стадией, которую проходит в этом устройстве электрический ток, является импульсный стабилизатор тока. К его выходу подсоединены светодиоды.
Такое устройство имеет любая светодиодная лампа. Если нужно собрать блоки питания светодиодных ламп аварийного или основного назначения, придерживаются указанной схемы.
Особенности питания светодиодов
Блок питания светодиодных ламп на 220В имеет некоторые особенности работы. Это нужно обязательно учесть, собираясь сделать или отремонтировать этот прибор. Светодиод имеет нелинейную зависимость напряжения и тока. Этой особенностью обладают все осветительные приборы представленного типа.
Так, при увеличении номинального напряжения ток на светодиоде резко возрастает. Это может привести к поломке. Поэтому в недорогих лампах (часто китайского происхождения) последовательно со светодиодом устанавливается ограничивающий резистор. Если произойдет скачок напряжения, он не позволит току увеличиться. Но при этом на резисторе упадет мощность. КПД недорогого светильника по этой причине уменьшается.
Блок питания обеспечивает нормальное напряжение для питания светодиодов. Именно этот прибор чаще всего включается в схему ламп представленного типа. Блок питания для светодиодной лампы 12В или с иным значением исходящего напряжения, называется драйвером. Это маркетинговое обозначение подобных приборов. Источник постоянного напряжения для светодиодов, которые работают от напряжения 12 В, принято называть блоком питания. Если же устройство еще и стабилизирует входной ток, то это драйвер. Можно сказать, что это разновидность блока питания, которая устанавливается в качественных лампах.
Разновидности блоков питания
Рассмотрев устройство блока питания светодиодной лампы, нужно обратить внимание на разновидности подобных приборов. Они могут быть трансформаторными или импульсными. Они отличаются устройством и принципом работы.
Так, в основе трансформаторного блока применяется трансформатор. Это прибор понижающего типа. Напряжение для любой лампы светодиодного типа нужно понижать с 220 В до 12 В или иного нужного значения. Только после этого ток подается на выпрямитель. Любая светодиодная лампа работает от постоянного тока.
Преимуществом трансформаторных разновидностей приборов является простота их конструкции. Они способны выдержать нагрузку в режиме холостого хода и имеют развязку от бытовой сети. Однако у представленной разновидности блока имеются и недостатки. Основными из них являются малый КПД (50-70%), а также чувствительность системы к перегрузкам.
Импульсный блок питания для светодиодных ламп также имеет в своей конструкции трансформатор. Но в этом случае он работает на более высоких частотах. Поэтому его вес и размер в несколько раз меньше. Обычный трансформаторный блок питания работает на частоте 50 Гц. Он значительно габаритнее. КПД импульсного прибора составляет 70-80%.
В импульсных разновидностях прибора также присутствует развязка от сети. Этот прибор также чувствителен к перегрузкам, но при этом может перестать функционировать даже при холостом ходе. Такой прибор при значительной перегрузке может воспламеняться.
Особенности драйвера
Выбирая блок питания для светодиодной лампы 220 В, нужно обратить внимание на особенности приборов, которые принято называть драйверами. Это импульсные разновидности источников питания. Они стабилизируют исходящее напряжение, которое подается на светодиоды. Такие приборы бывают одно- и двухкаскадными. Второй вариант предпочтительнее. Двухкаскадные драйверы устанавливают в подавляющем большинстве схем. Они обладают особым принципом действия.
Так, первый каскад является корректором коэффициента мощности. Второй элемент системы является стабилизатором напряжения на выходе. Блок корректора необходим, так как драйвер представляет собой импульсный тип устройства. Он должен соответствовать требованиям, оговоренным в ГОСТ, которые касаются подавления гармоник входящего напряжения.
Двухкаскадный драйвер соответствует нормам и требованиям, которые выдвигаются к качеству светового потока. Такой блок питания для светодиодных ламп 12 вольт способен обеспечить пульсацию, равную 1%. Это хороший показатель. Подобное освещение не будет негативно воздействовать на зрение и нервную систему человека. При этом коэффициент мощности двухкаскадного прибора составляет 0,92-0,96.
Стоит отметить, что представленная схема драйвера довольно дорогая. Поэтому производители дешевых ламп устанавливают однокаскадную схему драйвера. Такие системы больше подходят для создания освещения в кладовке, техническом помещении, подвале или подъезде. В квартире или доме нужно применять двухкаскадные схемы.
Еще несколько слов о драйверах
Стоит отметить, что в отличие от блока питания у драйвера нет такой характеристики как «исходящее напряжение». Для этого прибора характерны только такие показатели, как выходной ток и мощность. Это означает, что представленная разновидность источника питания не выдаст ток с большим значением, чем было рассчитано производителем.
Существуют драйверы, рассчитанные на определенное количество светодиодов (например, 5 шт.). В этом случае подключить можно и меньше осветительных элементов, но не больше.
Иные типы представленных элементов электросхемы лампы могут работать с любым количеством светодиодов. Однако их суммарная мощность не должна быть больше установленного производителем значения. Стоит отметить, что у универсальных драйверов КПД будет меньше. Это объясняется спецификой работы импульсной схемы.
Разновидности драйверов
В продаже представлено несколько типов представленных источников питания для светодиодных ламп. Основные из них следующие:
- конденсаторная схема;
- резистор;
- драйвер со входом низковольтного типа;
- микросхема HV9910;
- сетевой драйвер;
- микросхема LM317.
Выбор зависит от особенностей прибора, параметров его эксплуатации.
Советы специалистов
Выбирая блок питания для светодиодных ламп, нужно знать, чем отличаются существующие их виды. Специалисты в области светотехники дают несколько советов. Мастера утверждают, что при использовании в схеме драйвера светодиоды могут работать на полную мощность. Это объясняется отсутствием необходимости понижать напряжение. В этом случае светодиоды не выйдут из строя из-за повышения мощности.
Если же питание осуществляется при помощи блока питания, часть напряжения будет расходоваться из-за нагрева резисторов. Последние отвечают за ограничение напряжения при скачке показателей тока. Поэтому, запитав систему при помощи драйвера, можно значительно продлить срок службы светодиодов. Ток в этом случае никогда не превысит допустимое значение.
Стоит учесть, что драйвер представляет собой прибор, который предназначен для тока с определенными характеристиками, заданной мощности. Поэтому желая собрать или отремонтировать блок питания из светодиодной лампы своими руками, нужно подбирать его в соответствии с количеством и типом светодиодов. Их мощность должна соответствовать выбранному питающему устройству.
Обычный блок питания можно применять для любых электрических приборов, а драйвер специально предназначен для светодиодов. Это обязательно учитывают при покупке прибора. Существует ряд факторов, которые влияют на выбор типа питающего устройства.
Какой тип устройства выбрать?
Блок питания для светодиодных ламп, а также драйверы нужно выбирать в соответствии с особенностями эксплуатации прибора. Опытные мастера дают несколько советов, какую разновидность питающего устройства лучше приобрести в том или ином случае.
Драйвер предпочтительнее применять в схеме со светодиодами, если в схеме не предусмотрены резисторы. Такое случается, если нужно запитать отдельные диоды. Также представленную разновидность приборов применяют в том случае, если не надо периодически отключать часть светодиодов от драйвера.
Также в специализированных магазинах проще подобрать стабилизатор входного напряжения. Драйвер подбирается в соответствии с количеством светодиодов и их мощностью. В этом должен помочь квалифицированный консультант-продавец. Поэтому, приобретая необходимое оборудование в магазине, лучше остановить свой выбор на драйвере.
Если же в схеме предусмотрены светодиоды со встроенными резисторами, лучше приобрести блок питания. Это решение будет правильным и в случаях, когда требуется иногда отключать часть светодиодов.
Советы по выбору
Специалисты советуют подходить к выбору блока питания для светодиодных ламп комплексно. Обратившись в специализированный магазин, нужно сначала определиться с типом источника питания. Решив, нужен ли драйвер или блок питания, можно переходить к следующему этапу. Определяется суммарная мощность светодиодов. Блок питания должен не только соответствовать этому значению, но и иметь запас около 20%. Чтобы рассчитать мощность, нужно заглянуть в техпаспорт лампы.
Драйвер должен соответствовать номинальной мощности и току светодиодов. Источник питания, который выдает на выходе 12 вольт не подойдет для осветительного прибора на 48 вольт.
Дальше нужно обратить внимание на показатель защиты корпуса от внешних погодных условий. Нужно решить, для каких целей нужна лампа. Если она будет смонтирована на улице, во влажном или запыленном помещении, класс защиты должен быть высоким. Этот показатель обозначается буквами IP в маркировке. Для домашнего применения можно выбирать блок питания с самым низким классом защиты. Приборы типа IP65 предназначены для уличного монтажа или в помещении ванны, бани или душа. Такой блок питания не боится прямого попадания струи воды на корпус. Стоимость защищенных устройств на порядок выше.
fb.ru
Питание светодиодов, блок питания для светодиодов
Постоянные читатели часто интересуются, как правильно сделать питание для светодиодов, чтобы срок службы был максимален. Особенно это актуально для led неизвестного производства с плохими техническими характеристиками или завышенными.
По внешнему виду и параметрам невозможно определить качество. Частенько приходится рассказывать как рассчитать блок питания для светодиодов, какой лучше купить или сделать своими руками. В основном рекомендую купить готовый, любая схема после сборки требует проверки и настройки.
Содержание
- 1. Основные типы
- 2. Как сделать расчёт
- 3. Калькулятор для расчёта
- 4. Подключение в автомобиле
- 5. Напряжения питания светодиодов
- 6. Подключение от 12В
- 7. Подключение от 1,5В
- 8. Как рассчитать драйвер
- 9. Низковольтное от 9В до 50В
- 10. Встроенный драйвер, хит 2016
- 11. Характеристики
Основные типы
Светодиод – это полупроводниковый электронный элемент, с низким внутренним сопротивлением. Если подать на него стабилизированное напряжение, например 3V, через него пойдёт большой ток, например 4 Ампера, вместо требуемого 1А. Мощность на нём составит 12W, у него сгорят тонкие проводники, которыми подключен кристалл. Проводники отлично видно на цветных и RGB диодах, потому что на них нет жёлтого люминофора.
Если блок питания для светодиодов 12V со стабилизированным напряжением, то для ограничения тока последовательно устанавливают резистор. Недостатком такого подключения будет более высокое потребление энергии, резистор тоже потребляет некоторую энергию. Для светодиодных аккумуляторных фонарей на 1,5В применять такую схему нерационально. Количество вольт на батарейке быстро снижается, соответственно будет падать яркость. И без повышения минимум до 3В диод не заработает.
Этих недостатков лишены специализированные светодиодные драйвера на ШИМ контроллерах. При изменениях напряжения ток остаётся постоянным.
Как сделать расчёт
Чтобы рассчитать блок питания для светодиодов необходимо учитывать 2 основных параметра:
- номинальная потребляемая мощность или желаемая;
- напряжение падения.
Суммарное энергопотреблением подключаемой электрической цепи не должно превышать мощности блока.
Падения напряжения зависит от того, какой свет излучает лед чип. Я рекомендую покупать фирменные LED, типа Bridgelux, разброс параметров у них минимальный. Они гарантированно держат заявленные характеристики и имеют запас по ним. Если покупаете на китайском базаре, типа Aliexpress, то не надейтесь на чудо, в 90% вас обманут и пришлют барахло с параметрами в 2-5 раз хуже. Это многократно проверяли мои коллеги, которые заказывали недорогие LED 5730 иногда по 10 раз. Получали они SMD5730 на 0,1W, вместо 0,5W. Это определяли по вольтамперной-характеристике.
Пример различной яркости кристаллов
К тому же у дешевых разброс параметров очень большой. Что бы это определить в домашних условиях своими руками, подключите их последовательно 5-10 штук. Регулирую количество вольт, добейтесь чтобы они слегка светились. Вы увидите, что часть светит ярче, часть едва заметно. Поэтому некоторые в номинальном рабочем режиме будут греться сильнее, другие меньше. Мощность будет на них разная, поэтому самые нагруженные выйдут из строя раньше остальных.
Калькулятор для расчёта
Для удобства читателей опубликовал онлайн калькулятор для расчёта резистора для светодиодов при подключении к стабильному напряжению.
Калькулятор учитывает 4 параметра:
- количество вольт на выходе;
- снижение напряжения на одном LED;
- номинальный рабочий ток;
- количество LED в цепи.
Подключение в автомобиле
..При заведенном двигателе бывает в среднем 13,5В — 14,5В, при заглушенном12В — 12,5В. Особые требования при включении в автомобильный прикуриватель или бортовую сеть. Кратковременные скачки могут быть до 30В. Если у вас используется токоограничивающее сопротивление, то сила тока возрастает прямо пропорционально повышению напряжению питания светодиодов. По этой причине лучше ставить стабилизатор на микросхеме.
Недостатком использования светодиодных драйверов в авто может быть появление помех на радио в УКВ диапазоне. ШИМ контроллер работает на высоких частотах и будет давать помехи на ваш радиоприёмник. Можно попробовать заменить на другой или линейный типа стабилизатор тока LM317 для светодиодов. Иногда помогает экранирование металлом и размещение подальше от головного устройства авто.
Напряжения питания светодиодов
Из таблиц видно, для маломощных на 1W, 3W этот показатель 2В для красного, желтого цвета, оранжевого. Для белого , синего, зелёного он от 3,2В до 3,4В. Для мощных от 7В до 34В. Эти циферки придется использовать для расчётов.
Таблица для LED на 1W, 3W, 5W
Таблица для мощных светодиодов 10W, 20W, 30W, 50W, 100W
Подключение от 12В
Одно из самых распространенных напряжений это 12 Вольт, они присутствуют в бытовой технике, в автомобиле и автомобильной электронике. Используя 12V можно полноценно подключить 3 лед диода. Примером служит светодиодная лента на 12V, в которой 3 штуки и резистор подключены последовательно.
Пример на диоде 1W, его номинальный ток 300мА.
- Если на одном LED падает 3,2В, то для 3шт получится 9,6В;
- на резисторе будет 12В – 9,6В = 2,4В;
- 2,4 / 0,3 = 8 Ом номинал нужного сопротивления;
- 2,4 * 0,3 = 0,72W будет рассеиваться на резисторе;
- 1W + 1W + 1W + 0,72 = 3,72W полное энергопотребление всей цепи.
Аналогичным образом можно вычислить и для другого количества элементов в цепи.
Подключение от 1,5В
Источник питания для светодиодов может быть и простой пальчиковой батарейкой на 1,5В. Для LED диода требуется обычно минимум 3V, без стабилизатора тут никак не обойтись. Такие специализированные светодиодные драйвера используются в ручных фонариках на Cree Q5 и Cree XML T6. Миниатюрная микросхема повышает количество вольт до 3V и стабилизирует 700мА. Включение от 1.5 вольт при помощи токоограничивающего сопротивления невозможно. Если применить две батареи на 1.5 вольт, соединив их последовательно, получим 3В. Но батарейки достаточно быстро разряжаются, а яркость будет падать еще быстрее. При 2,5В емкости в батареях останется еще много, но диод уже практически потухнет. А светодиодный драйвер будет поддерживать номинальную яркость даже при 1В.
Обычно такие модули заказываю на Aliexpress, у китайцев стоят 50-100руб, в России они дороговаты.
Как рассчитать драйвер
Чтобы рассчитать драйвер питания для светодиодов со стабильным током:
- составьте на бумаге схему подключения;
- если драйвер китайский, то желательно проверить выдержит он заявленную мощность или нет;
- учитывайте, что для разных цветов (синий, красный, зеленый) разное падение вольт;
- суммарная мощность не должна быть выше, чем у источника тока.
Нарисуйте схему включения, на которой распределите элементы, если они подключены не просто последовательно, а комбинировано с параллельным соединением.
На китайском блоке питания неизвестного производителя мощность может быть значительно ниже. Они запросто указывают максимальную пиковую мощность, а не номинальную долговременную. Проверять сложнее, надо предельно нагрузить блок питания и замерить параметры.
Для третьего пункта используйте примерные таблицы для 1W,3W, 5W, 10W, 20W, 30W, 50W, 100W, которые приведены выше. Но больше доверяйте характеристикам, которые вам дал продавец. Для однокристальных бывает 3V, 6V, 12V.
Если энергопотребление цепи в сумме превысит номинальную мощность источника питания, то ток просядет и увеличится нагрев. Он восстановится до нормального уровня, если снизить нагрузку.
Для светодиодных лент сделать расчёт очень просто. Измерьте количество Ватт на 1 метр и умножьте на количество метров. Именно измерьте, в большинстве случаем мощность завышена и вместо 14,4 Вт/м получите 7 Вт/м. Ко мне слишком часто обращаются с такой проблемой разочарованные покупатели.
Низковольтное от 9В до 50В
Кратко расскажу, что использую для включения для блоков на 12В, 19V, 24В и для подключения к автомобильным 12В.
Чаще всего покупаю готовые модули на ШИМ микросхемах:
- бывают повышающие, например, на входе 12V, на выходе 22В;
- понижающие, например из 24В до 17В.
Не всем хочется тратить большую денежку на покупку готового прожектора для авто, светодиодного светильника или заказывать готовый драйвер. Поэтому обращаются ко мне, что бы из подручных комплектующих собрать что-нибудь приличное. Цена таких модулей начинается от 50руб до 300руб за модель на 5А с радиатором. Покупаю заранее по несколько штук, расходятся быстро.
Больше всех популярен вариант на линейной ИМС LM317T LM317, простой, надежный устаревший.
Очень популярны модели на LM2596, но она уже устарела и советую обратить внимание на более современное с хорошим КПД. Такие блоки имеют от 1 до 3 подстроечных сопротивлений, которыми можно настроить любые параметры до 30В и до 5А.
Встроенный драйвер, хит 2016
В начале 2016 года стали набирать популярность светодиодные модули и COB диоды с интегрированным драйвером. Они включаются сразу в сеть 220В, идеальный вариант для сборки светотехники своими руками. Все элементы находятся на одной теплопроводящей пластине. ШИМ контроллеры миниатюрные, благодаря хорошему контакту с системой охлаждения. Тестировать надежность и стабильность еще не приходилось, первые отзывы появятся минимум через полгода использования. Уже заказал самую дешевую и доступную модель COB на 50W. Чтобы найти такие на китайском базаре Алиэкспресс, укажите в поиске «integrated led driver».
Характеристики
Глобальная проблема, это подделка светодиодов Cree и Philips в промышленных масштабах. У китайцев для этого есть целые предприятия, внешне копируют на 95-99%, простому покупателю отличить невозможно. Самое плохое, когда такую подделку вам продают под видом оригинального Cree T6. Вы будете подключать поддельный по техническим спецификациям оригинального. Подделка имеет характеристики в среднем на 30% хуже. Меньше световой поток, ниже максимальная рабочая температура, ниже энергопотребление. Про обман вы узнаете очень не скоро, он проработает примерно в 5-10 раз меньше настоящего, особенно на двойном токе.
Недавно измерял световой поток своих фонариков на левых Cree производства LatticeBright. Доставал всю плату с драйвером и ставил в фотометрический шар. Получилось 180-200 люмен, у оригинала 280-300лм. Без серьезного оборудования, которое преимущественно есть в лабораториях, вы не сможете измерить, соответственно узнать правду.
Иногда попадаются разогнанные диоды, сила тока на которых на 30%-60% выше номинальной, соответственно и мощность. Недобросовестный производитель, особенно подвально-китайский пользуется тем, что срок службы трудно измерить в часах. Ведь никто не засекает отработанное время, а когда светильник или светодиодный прожектор выйдут из строя продавца уже не найти. Да и искать бессмысленно, срок гарантии на такую продукцию дают всегда меньше периода службы.
led-obzor.ru
Блок питания для светодиодов: разновидности, подключение
Светодиодное освещение стало массово популярным в настоящее время из-за ряда некоторых положительных черт, которые будут рассмотрены далее. Для подключения системы освещения нужен блок питания к приобретенным светодиодам. Основная его функция заключается в стабилизации напряжения питания, а также понижение 220V в необходимые 12V или же 24V. В зависимости от того, правильно ли вы сделаете блок питания, зависит срок службы светового диода.
Преимущества светодиодов
Рассмотрим самые основные преимущества светодиодного освещения:
- Длительный срок службы (около 50000 часов).
- Если сравнивать с другими светильниками, то потребляется намного меньше энергии.
- Использование светодиодного освещения — хорошая экономия.
- Сильная световая отдача. Всю получаемую энергию светодиод конвертирует в свет, в отличии от обычной лампы накаливания, которая при одинаковой подачи мощности выдает намного меньше света, а нагревается в разы сильнее.
Также к плюсам лед-ленты можно отнести разнообразие цветовой палитры и легкость монтажа и установки. Единственный нюанс заключается в том, что нужен источник питания для подключения светодиодов, а это можно осуществить только через «посредника». Напрямую подключение осуществлять нельзя. Также потребуются драйверы — специальные механизм, преобразовывающие ток.
Маркировка светодиодных лент и их различия
Один из распространенных типов светодиодного освещения — лента. Ее мощность напрямую зависит от того, сколько подключено к сети питания рабочих диодов. В производстве допускаются диоды разных габаритов, отсюда и получилось две категории лент:
Теперь рассмотрим расшифровку маркировки. Цифры 30 и 28, к примеру, указывают на конкретный размер. То есть размер светодиода будет 3,0 мм на 2,8 мм. В случае с 5050, размер будет 5,0 на 5,0 миллиметров. Ленты с маркировкой SMD 3028 могут содержать 60, 120 и 240 световых диодов. На ленте SMD 5050 может располагаться 30, 60 и 120 диодов.
Какая мощность нужна для блока питания
Для расчета потребляемой мощности нужно точно определиться с моделью ленты, которые вы планируете использовать. Рассмотрим требуемую мощность на примере ленты SMD3028. 60 светодиодов будут потреблять 4,8 Вт, 120 — 7,2 Вт, 240 — 16 Вт. SMD 5050 при 30 рабочих светодиодах на один метр потребляет 7,2 Вт, 60 — 14 Вт, 120 — 25 Вт. Рассмотрим пошагово, как выбрать источники питания для определенной марки светодиодов:
- На первом шаге определяете маркировку своей ленты. Рассмотрим на примере SMD5050 на 60 лампочек.
- Исходя из указанной информации выше, понятно, что один метр данного освещения будет потреблять 14 Вт. Нам условно нужно подключить три ленты по 5 метров, чему и равна стандартная катушка.
- При помощи элементарных математических расчетов делаем вывод, что всего нам потребуется подключить 15 метров ленты. Как известно, один метр потребляет 14 Вт, значит для 15 метров нам потребуется мощность блока питания с показателем в 210 Вт.
Разновидности блоков питания
На данном этапе развития блоки питания для разнообразных светодиодных светильников классифицируются на три категории:
- Открытый тип. Данный вариант является бюджетным, но громоздким, причем максимальная мощность питания светодиодов ограничивается отметкой в 100 Вт. Даже в силу своего низкого бюджета данное устройство редко используется в бытовом освещении, ведь его трудно сделать незаметным без привлечения посторонних предметов. Часто его прячут в шкафы, ниши или же распределительные щитки.
- Пластиковый каркас закрытого типа. Каркас самого блока питания герметичен и компактен, что позволяет его уложить между подвеской и базой потолка. Максимальна отметка мощности данного блока питания достигает отметки в 75 Вт. Для того, чтобы обеспечить количество ленты, рассчитанное ранее, придется покупать три блока, что является отрицательной чертой данного устройства.
- Алюминиевый каркас закрытого типа. Принцип работы данного устройства такой же, как и у предыдущего, но отличается большим весом и габаритами. Компенсируется это повышенной мощностью — 100 Вт. Чаще всего данный прибор применяется в уличном освещении. Корпус обладает хорошей герметичностью и защищен от физических воздействий окружающей среды.
Процедура подключения
Помимо приобретения нужно знать, как подключить блок питания правильно. В первую очередь, нужно осуществить расчет требуемой мощности и сделать выводы, подходит ли ваш блок для желаемого количества светодиодной ленты 12V. Чтобы подключить светодиоды, нужно следовать некоторым правилам:
- Для подключения к блоку питания двух и более лент нужно соблюдать параллельность.
- Не допустимо менять полярность проводов на светодиодной ленте и на питании.
- Если параллельно подключается две ленты, нужно к второй провести проводок с сечением 1,5 мм². Большое сечение приведет к потере напряжения.
- При параллельной установке двух источников света с двумя источниками питания для удлинения второго элемента допустимо использование провода с сечением 0,75 мм².
Драйвер для светодиода
Драйвер для разнообразных светодиодных светильников или уличного фонаря — преобразователь тока. Основная его функция заключается в том, чтобы получить 220V, а на выходе отдать необходимые 12V.
Для экономии бюджета можно сделать драйвер из энергосберегающей лампы. В люминесцентных лампах, чаще всего, просто перегорает нить накаливания, но сам элемент, обеспечивающий поджигание, остается невредимым. Из этого можно сделать выводы, что подойдет практически любая старая лампа, чтобы сделать драйвер для светодиодов.
По поясу аккуратно вскрывается лампа и откусываются проводки для извлечения электронной составляющей механизма. В соответствии со схемой, будущий преобразователь переделывается и драйвер готов к использованию.
Также широко применяется диммируемый драйвер, ведь с его помощью можно настроить яркость светодиодной ленты.
Видео по теме
profazu.ru
Драйвер и импульсный блок питания. Отличия, принцип работы. Что лучше выбрать?
Многие довольно часто путают блоки питания и драйвера, подключая светодиоды и светодиодные ленты не от тех источников что нужно.
В итоге через небольшой промежуток времени они выходят из строя, а вы и не подозреваете в чем была причина и начинаете ошибочно грешить на «некачественного» производителя.
Рассмотрим подробнее в чем их отличия и когда нужно применять тот или иной источник питания. Но для начала кратко разберемся в типах блоков питания.
Трансформаторный блок
Сегодня уже довольно редко можно встретить применение трансформаторного БП. Схема их сборки и работы довольно проста и понятна.
Самый главный элемент здесь, безусловно трансформатор. В домашних условиях он преобразует напряжение 220В в напряжение 12 или 24В. То есть, идет прямое преобразование одного напряжения в другое.
Частота сети при этом, привычные нам всем 50 Герц.
Далее за ним стоит выпрямитель. Он выпрямляет синусоиду переменного напряжения и на выходе выдает «постоянку». То есть 12В, подаваемые к потребителю, это уже постоянное напряжение 12V, а не переменное.
У такой схемы 3 главных достоинства:
- незамысловатость конструкции
- относительная надежность
Однако есть здесь и недостатки, которые заставили разработчиков задуматься и придумать что-то более современное.
- во-первых это большой вес и приличные габариты
- как следствие первого недостатка — большой расход металла на сборку всей конструкции
- ну и ухудшает все дело низкий косинус фи и низкий КПД
Именно поэтому и были изобретены импульсные источники питания. Здесь уже несколько иной принцип работы.
Импульсные блоки питания
Во-первых, выпрямление напряжения происходит сразу же. То есть, подается на вход переменно 220В и тут же на входе преобразуется в постоянное 220V.
Далее стоит генератор импульсов. Главная его задача — создать искусственно переменное напряжение с очень большой частотой. В несколько десятков или даже сотен килогерц (от 30 до 150кГц). Сравните это с привычными нам 50 Гц в домашних розетках.
Кстати за счет такой огромной частоты, мы практически не слышим гул импульсных трансформаторов. Объясняется это тем, что человеческое ухо способно различать звук до 20кГц, не более.
Третий элемент в схеме — импульсный трансформатор. Он по форме и конструкции напоминает обычный. Однако главное его отличие — это маленькие габаритные размеры.
Это как раз таки и достигается за счет высокой частоты.
Из этих трех элементов самым главным является генератор импульсов. Без него, не было бы такого относительно маленького блока питания.
Преимущества импульсных блоков:
- маленькая цена, если конечно сравнивать по мощности его, и такой же блок собранный на обычном трансформаторе
- напряжение питания можно подавать в большом разбросе
- при качественном производителе блока питания, у импульсных ИБП более высокий косинус фи
Есть и недостатки:
- усложненность сборочной схемы
- сложная конструкция
- если вам попался не качественный импульсный блок, то он будет выдавать в сеть кучу высокочастотных помех, которые будут влиять на работу остального оборудования
Для светодиодных же светильников такие блоки не подойдут. Поэтому для их питания используются драйверы.
В чем отличия драйвера от блока питания
Почему же для светодиодов нельзя применять простой БП, и для чего нужен именно драйвер?
Драйвер — это устройство похожее на блок питания.
Однако, как только в него подключаешь нагрузку, он заставляет стабилизироваться на одном уровне не напряжение, а ток!
Светодиоды «питаются» электрическим током. Также у них есть такая характеристика, как падение напряжения.
Если вы видите на светодиоде надпись 10мА и 2,7В, то это означает, что максимально допустимый ток для него 10мА, не более.
При протекании тока такой величины, на светодиоде потеряется 2,7 Вольт. Именно потеряется, а не требуется для работы. Добьетесь стабилизации тока и светодиод будет работать долго и ярко.
Более того, светодиод — это полупроводник. И сопротивление этого полупроводника зависит от напряжения, которое на него подано. Изменяется сопротивление по графику — вольтамперной характеристике.
Если на нее посмотреть, то становится видно, даже если вы не намного увеличите или уменьшите напряжение, это резко, в разы изменит величину тока.
Причем зависимость не прямо пропорциональная. 
Казалось бы, один раз выставь точное напряжение и можно получить номинальный ток, который необходим для светодиода. При этом, он не будет превышать предельные величины. Вроде бы и обычный блок с этим должен справиться.
Однако у всех светодиодов уникальные параметры и характеристики. При одном и том же напряжении они могут «кушать» разный ток.
Мало того, эти параметры еще способны меняться при изменении окружающей температуры.
А температурный диапазон работы светодиодных светильников очень большой.
Например, зимой на улице может быть -30 градусов, а летом уже все +40. И это в одном и том же месте.
Работать они конечно будут, но в каком режиме светоотдачи и насколько долго неизвестно. Заканчивается такая работа всегда одинаково — выгоранием светодиода.
Кстати, при превышении температуры световой поток у светодиодных светильников всегда падает, даже у тех, которые подключены через драйвер. У некачественных экземпляров световой поток падает очень сильно, стоит им поработать около часа и нагреться.
У качественных изделий световой поток с нагревом уменьшается слабо, но все же уменьшается.
Поэтому каждому светильнику после запуска, нужно дать время, чтобы он вышел на свой рабочий режим и световой поток стабилизировался. Его изменение должно быть не более 10% от начального.
Многие недобросовестные производители хитрят и измеряют эти параметры сразу после включения, когда поток еще максимальный.
А уже эту последовательную цепочку подключают к драйверу. Данные цепочки можно комбинировать различными способами. Создавать последовательно-параллельные или гибридные схемы.
Недостатки драйверов
Безусловно и у драйверов есть свои неоспоримые недостатки:
- во-первых они рассчитаны только на определенный ток и мощность
А это значит, что для каждого драйвера каждый раз придется подбирать определенное количество светодиодов. Если один из них случайно выйдет из строя в процессе работы, то драйвер весь ток запустит на оставшиеся.
Что приведет к их перегреву и последующему выгоранию. То есть потеря одного светодиода влечет за собой поломку всей цепочки.
Бывают и универсальные модели драйверов, для них не важно количество светодиодов, главное чтобы их общая мощность не превышала допустимую. Но они гораздо дороже.
- узкоспециализированность на светодиодах
Простые блоки питания можно использовать для разных нужд, везде где необходимы 12В и более, например для систем видеонаблюдения.
Основное же предназначение драйверов — это светодиоды.
А есть бездрайверные заводские светильники? Есть. Не так давно на рынке появилось немало таких Led светильников и прожекторов.
Однако энергоэффективность у них не очень высокая, на уровне обычных люминесцентных ламп. И как он поведет себя при возможных перепадах параметров в наших сетях, большой вопрос.
Светодиодные ленты — подключение от блока питания или драйвера?
Отдельный вопрос это светодиодные ленты. Для них вовсе не нужны драйвера, и как известно они подключаются от привычных нам блоков питания 12-36 Вольт.
Казалось бы в чем подвох? Там же тоже стоят светодиоды.
А дело в том, что драйвер уже автоматически присутствует в самой ленте.
Все вы видели на светодиодных лентах впаянные сопротивления (резисторы).
Они как раз таки и отвечают за ограничение тока до номинальной величины. Одно сопротивление устанавливается на три последовательно подключенных светодиода.
Такие участки ленты, рассчитанные на напряжение 12 Вольт называют кластерами. Эти отдельные кластеры на всем протяжении ленты подключены между собой в параллель.
И именно благодаря такому параллельному соединению, на все светодиоды подается одинаковое напряжение 12В. Благодаря кластеризации при монтаже низковольтной ленты, ее спокойно можно отрезать на мелкие кусочки, состоящие минимум из 3-х светодиодов.
Казалось бы, решение найдено и где здесь недостаток? А главный недостаток такого устройства — эти резисторы не проделывают никакой полезной работы.
Они лишь дополнительно нагревают окружающее пространство и сам светодиод возле него. Именно поэтому светодиодные ленты не светят так ярко, как нам хотелось бы. Вследствие чего, их используют лишь как дополнительный свет интерьера.
Сравните 60-70 люмен/ватт у светодиодных лент, против 120-140 лм/вт у светильников и решений на основе драйверов.
Возникает вопрос, а можно ли найти ленту без сопротивлений и подключить к ней драйвер отдельно? Да, такие устройства например применяют в светодиодных панелях.
Их часто монтируют в подвесном потолке и не только. Применяются они без сопротивлений. Еще их называют токовыми светодиодными линейками.
Именно токовыми. Здесь все отдельные участки линеек подключаются последовательно на один драйвер. И все прекрасно работает.
svetosmotr.ru
Спасение идеального светильника. Статья №66. 21.05.18.
На наших глазах быстро и почти незаметно произошла революция среди источников света. Переворот совершили полупроводниковые кристаллы, а точнее, светодиоды.
Сегодня уже нет сомнений, что в самом ближайшем будущем светодиодные светильники вытеснят все остальные типы осветительных приборов, благодаря превосходству по четырём основным показателям.
Первый из основных показателей источника света – это энергетическая эффективность. Современная лампа накаливания способна создавать световой поток 15 люмен на каждый ватт потребляемой мощности. Это значит, что всего лишь 2 % электрической энергии преобразуются в свет. Люминесцентные лампы выдают в пять раз больший поток – 80 люмен на ватт. Их КПД достигает 10 — 12 %. КПД компактных люминесцентных ламп (энергосберегаек) заметно ниже и находится в пределах 8%, при световой эффективности 60 люмен/ватт.
Светодиодные источники света перешагнули сегодня уровнь 200 люмен на ватт (КПД 30 %), а лучшие экспериментальные образцы вплотную приближаются к теоретическому идеалу ЛЕД светильника в 300 лм/ватт.
Второй показатель – длительность функционирования при сохранении заявленных технических параметров. Нихромовая спираль редко выдерживает более 2000 часов работы. Люминесцентные лампы способны продержаться 10 000 часов, реальный срок жизни сберегаек 5000 – 6000 часов. Но самыми долгоживущими источниками света, конечно, являются светодиодные кристаллы. Их ресурс достигает 30 000 – 50 000 часов. Это более 10 лет работы в режиме офиса или частного дома.
Третий показатель – стоимость устройства, обеспечивающего световой поток в 1000 люмен. Долгое время самыми дешёвыми светильниками оставались лампы накаливания. Цена такой лампы в 1000 люмен находится на уровне пол доллара. Люминесцентный источник стоит втрое больше. До недавнего времени ЛЕД лампы были самыми дорогими – порядка пяти долларов за 1000 люмен. Однако, огромные тиражи полупроводниковых светильников сделали своё доброе дело – цена 1000 люмен в ЛЕД исполнении теперь упала ниже двух долларов и стремительно движется к заветной цифре в один доллар.
И, наконец, четвёртый показатель – экологическая безопасность источника света. В этом аспекте светодиоды вне конкуренции. Взамен огромной опасности паров ртути и паров натрия в люминесцентных лампах, ЛЕД светильники чисты, как сама природа. Небольшое тепловыделение, которое можно трактовать, как тепловое “загрязнение”, не идёт ни в какое сравнение с тепловыделением ламп накаливания.
Казалось бы, новые светодиодные светильники достигли идеала. Они дешевы, долговечны, экономичны и экологически чисты. Как говорится, сказка стала былью.
Но вот беда – купленная в магазине ЛЕД лампа или ЛЕД светильник, иногда внезапно выходят из строя уже через год, а то и через полгода своей службы. В чём же причина таких досадных отказов ?
Мы попробуем разобраться в этой актуальной проблеме на примере внезапно перегоревшего потолочного офисного светильника модели “Армстронг” (см. видеоролик).
Светильник содержит 112 светодиодов типа SMD 2835 объединённых в четыре диодные ленты по 28 кристаллов в каждой ленте.
Заводом изготовителем числится компания ЭРА, но на этикетке честно прописано, что родиной светильника является Китай.
Нередко китайские производители электроники грешат упрощениями, снижающими качество и укорачивающими жизненный цикл изделия, но ещё хуже, когда разработчик изделия грубо нарушает незыблемые устои, вольно или невольно закладывая мину замедленного действия в создаваемую им продукцию.
Вообще говоря, в светильнике с большим количеством светоизлучающих элементов, очень важно обеспечить равные условия для каждого элемента, а это не так-то легко сделать, учитывая высокую зависимость электрической проводимости светодиода от температуры. Неравные условия теплообмена могут спровоцировать повышенную проводимость одних кристаллов в ущерб другим. Не менее важно добиться стабильности светового потока, сводя пульсацию яркости матрицы диодов к минимуму. В случае со светильниками на основе ЛЕД кристаллов снижение пульсации может быть достигнуто высококачественной стабилизацией тока, протекающего через каждый диод.
Сами по себе светодиодные ленты успешно выпускаются уже более пятнадцати лет. Большинство лент, рассчитаны на низковольтное напряжение 12 В и 24 В. Обычно в такого типа ЛЕД лентах применяется последовательно–параллельное соединение диодов.
Каждая последовательная цепочка из трех светодиодов дополняется балластным резистором и подключается к шине 12 вольт. Сопротивление резистора зависит от выбранной модели светодиода. Например, для диодов SMD 3528 используются резисторы с сопротивлением 100 Ом.
Балластные резисторы обеспечивают протекание равного тока по каждой из диодных цепочек. Параллельное соединение диодов без использования резисторов недопустимо, поскольку малейшее
превышение тока в одной из диодных цепочек, вызванное худшими условиями теплоотвода, может привести к нарастанию тока и, как следствие, к перегреву и деградации диодов данной цепочки.
ЛЕД ленты на 24 В отличаются от 12 вольтовых удвоенным количеством диодов в каждой цепочке.
Электрическая схема нашего сгоревшего светильника (SPO-2) весьма неожиданна. В ней применено параллельное соединение нескольких p-n кристаллов без использования балластных резисторов.
Фактически разработчик данного светильника обрёк светодиодную матрицу на внезапную кончину от случайного фактора – неравномерного теплоотвода в разных участках светодиодной ленты.
Рассматриваемый нами светильник исправно проработал полгода в мастерской и неожиданно “погас”. После его демонтажа выяснилось, что блок питания светильника исправен. Причина потери работоспособности – четыре перегоревшие светодиода, которые легко выявить “прозвонкой”.
Стоило слегка перегреться одному из светодиодов в какой-то из 28 секций, как тут же произошло перераспределение тока, проходящего через диоды одной секции. У самого нагретого диода несколько понизилось сопротивление, что привело к увеличению тока, а у трёх других диодов ток уменьшился. Увеличенный ток дополнительно подогрел “случайный” светодиод, что еще более увеличило протекающий через него ток. В результате наш диод перешёл в режим с заметным превышением номинального тока и с превышением допустимой температуры кристалла. Как следствие – ускоренная деградация полупроводникового элемента и, в конце концов, полное выгорание одного диода в одной секции. При этом светильник ещё продолжает работать некоторое время, но дни его сочтены, поскольку ток, рассчитанный на 4 диода, теперь протекает по оставшимся трём.
Вскоре участь первого сгоревшего диода повторяет один из уцелевшей троицы, и ток, проходящий по двум оставшимся в живых диодах, становится двойным по отношению к номиналу. Разумеется, такой большой ток очень быстро выжигает один, а потом и другой диод. Именно в этот момент светильник гаснет, так как электрическая цепь оказывается разорванной.
Простейший ремонт вышедшего из строя светильника может сводится к запаиванию перемычки на место секции сгоревших диодов или к запаиванию новых SMD диодов на место сгоревших.
На видеоролике мы продемонстрировали оба варианта ремонта.
Разумеется, такого рода ремонт неисправного светильника не устраняет его главный недостаток – параллельное подключение полупроводниковых кристаллов без выравнивающих резисторов. Для полного восстановления идеального образа светодиодного светильника необходимо изменить схему самих диодных лент и схему их соединения в светильнике. Один из возможных вариантов представлен на рисунке:
Матрица ЛЕД светильника может состоять из нескольких параллельно соединённых диодных лент, каждая из которых содержит по два балластных резистора – один в начале ленты, а другой на её конце. Номиналы резисторов зависят от типа используемых светодиодов. Например, для SMD 2835 подойдут резисторы с сопротивлением 10 Ом.
Блок питания для такого рода ЛЕД матрицы должен обеспечивать стабилизированный ток, в расчете 60 мA на каждую диодную ленту. Если принять, что требуемая номинальная мощность светильника равна 36 Вт, то ЛЕД матрица должна содержать 180 светодиодов (4 ленты по 45 кристаллов, или 6 лент по 30 кристаллов). Штатный блок питания, используемый в SPO-2, способен успешно справиться с такой задачей.
В отремонтированном нами светильнике SPO-2 установлено только 112 диодов SMD 2835 с номинальной мощностью 0,2 Вт каждый. Для достижения мощности 36 Вт, разработчики светильника пошли на явный перегруз используемых светодиодов по току, подняв рабочий ток с рекомендуемых 60 mA до 95 mA. Такого рода экономия в количестве диодов, достигнутая неоправданным форсированием их мощности, сослужила плохую службу – светильник потерял шанс на обеспечение обещанной долговечности в 50 000 часов.
Как видим, потенциальная идеальность светодиодного освещения далеко не всегда успешно реализуется на практике. Светодиодные кристаллы, как огня, боятся двух факторов. Первый – перегрев выше 60 градусов Цельсия, второй – перегруз по току выше номинала.
Можно очень эффективно охлаждать светодиод, поддерживая его температуру на уровне комнатной, но это не спасёт кристалл от деградации из-за токового перегруза. Поэтому разработчикам светодиодных светильников не стоит экономить на количестве используемых ЛЕД кристаллов, перегружая их по току. Более разумно оставаться в рамках номинальной мощности конкретного светодиода, используя то их количество, которое соответствует поставленной задаче освещения. Для заявленной мощности в 36 Вт, диодная матрица светильника должна состоять из 180 элементов SMD-2835.
Хотелось бы сказать несколько добрых слов в адрес разработчиков блока питания светильника SPO-2, но эта информация будет более уместна в приложении к данной статье.
ПРИЛОЖЕНИЕ (к статье «Спасение идеального светильника»)
В светильнике SPO-2 компании ЭРА используется блок питания (БП) на базе микросхемы PT6985-D с двумя встроенными токовыми ключами. По сути, БП выполняет функцию стабилизации выходного тока, вне зависимости от входного напряжения.
Из принципиальной схема БП видно, что стабилизатор тока выполнен очень лаконично с минимальной обвязкой. Входной диодный мост выпрямляет сетевое напряжение 220 В. Затем три диода (D2, D3, D4) в союзе с двумя электролитическими конденсаторами (С1, С2) компенсируют конденсаторный характер нагрузки БП, обеспечивая коэффициент мощности на уровне 0,9. Оба конденсатора рассчитаны на напряжение 250 В, что гарантирует их долгую жизнь, поскольку каждый конденсатор находится под напряжением вдвое меньше сетевого.
В выходном каскаде БП дроссель Т1 и электролитический конденсатор С3 обеспечивают сглаживание пульсаций выходного тока до уровня 1 %. Благодаря этому светодиодная матрица выдаёт абсолютно ровный световой поток. Изменяя номиналы резисторов R2 и R3, можно отрегулировать БП на требуемый выходной ток.
В процессе работы БП практически не греется, что гарантирует срок его службы в 50 000 часов.
ЛЕД ДРАЙВЕР РТ6985
к патентному поверенному РФ, рег. № 358
евразийскому патентному поверенному, рег. № 303
Надежде Станиславовне Ковальчук:
Телефон: +7 (495) 737-63-77 доб. 4020
Автор: Игорь Юрьевич Куликов. Видео — Николай Геннадьевич Соков.
innotec.ru
