Когда мне понадобился для 10-ваттного светодиода драйвер, который бы работал от 16-17 В (выпрямленное и сглаженное напряжение от "электронного трансформатора"), в голову пришла мысль сделать его по нестандартной схеме из "подручных материалов", так как не очень прельщала мысль заказывать драйвер из Китая за 150-200 руб. (описываемый драйвер обойдется в 50 руб. даже при покупке деталей "в магазине за углом") и особенно, ждать не менее месяца прихода посылки. Кроме того, хотелось "сочинить" что-то нестандартное. Получилось вот такое устройство.

Приводимая ниже схема драйвера рассчитана на работу с 10-ваттной светодиодной матрицей (3х3, с рабочим напряжением 10-12 В) и состоит из недорогих и не дефицитных деталей минимальной стоимости, которые можно купить в любом магазине радиодеталей или найти в своем "хозяйстве". Устройство собрано по схеме Step-Down регулятора. Необычность решения заключается в применении в качестве компаратора широко распространенной TL431, которая обычно применяется в линейных регуляторах.

Пояснения по работе схемы

При подаче напряжения питания, ток через светодиод, а значит и резистор-датчик тока R1, не течет. Транзистор VT1 закрыт, на управляющем входе регулятора A1 присутствует нулевой потенциал и, соответственно, катод выключен. На затвор транзистора VT2 подается напряжение через цепочку R4-R6, которое ограничивается на безопасном для него уровне стабилитроном VD1. Транзистор открывается, и через элементы R1, HL1, L1, VT2 начинает течь ток, линейно нарастающий благодаря наличию дросселя L1 индуктивностью примерно 400-500 микрогенри. При достижении током величины, при котором на резисторе R1 падает напряжение, достаточное для открытия VT1, транзистор приоткрывается и, при напряжении 2.5 В на выводе 1 TL431, катод A1 замыкает затвор VT2 с корпусом через R5. Транзистор закрывается и ток L1 (теперь линейно убывающий) протекает через диод VD2, R1 и светодиод. Напряжение на переходе базе-эмиттер VT1 уменьшается, он закрывается, что приводит в конечном итоге к открыванию VT2 и процесс повторяется. Конденсатор C1 обеспечивает низкое внутреннее сопротивление цепи питания схемы, C2 несколько снижает частоту переключений и в целом улучшает стабильность схемы. Резистор R5 ограничивает ток разряда входной емкости VT2 на безопасном для TL431 уровне.

Главный недостаток схемы - значительное время заряда входной емкости MOSFET транзистора VT2 через резистор R4. Добавление элементов, форсирующих заряд указанной емкости, значительно усложнило бы схему, поэтому, приняты ряд мер, снижающих негативное влияние этого явления на работу устройства без его усложнения. Во-первых, номинал R4 выбран минимально возможным, соблюдая компромисс с выделяемой на нем мощности и максимальным током катода A1. Во-вторых, частота работы схемы выбрана относительно низкой (20-75 кГц) для снижения выделяемой на VT2 из-за большого времени открытия мощности. В-третьих, транзистор выбран по минимальной входной емкости из имеющихся в наличии - у IRFZ44N он составляет по даташиту 1350 пФ. Кроме того, при увеличении входного напряжения, вместе с увеличением частоты увеличивается и ток через R4, уменьшая длительность заряда входной емкости, а значит, спада импульса на коллекторе VT2.

Устройство собрано на печатной плате из односторонне-фольгированного стеклотекстолита размерами 40мм на 60мм. Печатные "дорожки" достаточно широкие, что помогает дополнительно рассеивать мощность, выделяемую на деталях схемы, а так же позволяет, при желании, не сверлить отверстия, а паять детали со стороны печатных проводников - я выбрал этот вариант, причем фольгу вырезал резаком (на рисунке - вариант установки деталей со стороны без металлизации).

Плата рассчитана на установку транзистора VT2 в корпусе D2PAK, однако, возможно его применение и в корпусе TO-220, что и сделано в моем случае. В качестве радиатора транзистора применен полигон из фольги площадью около 6 квадратных сантиметров, к которому он припаян непосредственно коллектором хорошо прогретым паяльником (паять не более 3 сек.!). От использования всех комплектующих в SMD исполнении я отказался сознательно из-за того, что у многих радиолюбителей с их применением есть сложности. В исполнении, приведенном на фотографиях, температура транзистора оказалась менее 55 градусов при Uвх = 14-20 В, с ростом входного напряжения она тоже растет и при Uвх = 30В достигает 70 градусов.

При номинале R1, указанном на схеме, ток светодиода составляет около 0.8 А, при котором измеренное падение напряжения на нем составило 11.3 В, что дает мощность примерно 9 Ватт (для надежности, на 10% ниже паспортной). Приводимое в описании китайских светодиодов значение номинального тока 980 мА дает напряжение на светодиоде примерно 11.5 В и мощность тоже почти 11.5 Ватт, что вряд ли благотворно скажется на долговечности! Изменив пропорционально номинал R1, можно в некоторых пределах менять ток светодиода. Для удобства подбора R1 можно составить из двух, соединенных параллельно (для дополнительного резистора на плате предусмотрено место)

Дроссель намотан (примерно 80 витков) на "знаменитом" желтом кольце из компьютерного БП, с которого снята "родная" обмотка. Его размеры видны из фотографий. Дроссель прикручен к плате винтом с гайкой, при этом под него подложена резиновая крышка из под ампулы для лекарств. Это позволило отцентрировать его и зафиксировать от прокручивания.

При применении обычного кольца из феррита 500НМ-4000НМ, сечение должно быть значительно больше, иначе, дроссель может входить в насыщение, что приведет к резкому снижению КПД и нагреву VT2. Возможно применение дросселя и с сердечниками других типов (если позволяет конструкция, лучше с зазором не менее 0.1-0.3 мм) или заводских не менее чем на 1.5 А.

В качестве VT1 подойдет практически любой p-n-p с допустимым напряжением на коллекторе не меньше, чем входное. В качестве VT2 применение транзистора, указанного на схеме оптимально. Должны неплохо подойти применяемые в инверторах ЖК телевизоров FDD8447 в корпусе DPAK (входная емкость 2000 пФ и сопротивлением открытого канала 8 мОм), но мной не проверено. Я пробовал транзисторы IRF3205 (температура корпуса выше чем IRFZ44N на 7-10 градусов) и BUZ11 (выше на 10-15 градусов), но сразу оговорюсь: их я проверял при входном напряжении до 24 В. При применении указанных транзисторов (особенно при больших входных напряжениях) транзистор стоит установить на отдельном радиаторе, площадью 30-50 кв. см. и, возможно, увеличить емкость C2 до 2200-3300 пФ для снижения частоты переключения.

Стабилитрон VD1- любой на 10-12 Вольт. Диод VD2 лучше использовать Шоттки, но, в крайнем случае, можно применить из серии HER (101-104 либо 201-204). В случае, если входное напряжение на превысит 24 В, резистор R4 можно взять на мощность 0.5 Вт.

КПД драйвера по моим измерениям составил: при входном напряжении 13-20 В - не менее 90%; при напряжении 30 В - около 83% (выделяется больше мощности на VT2 и R4). Ток светодиода для всего диапазона входных напряжений достаточно стабилен - плюс-минус 10-20 мА.

У данного прибора интересная особенность - при снижении входного напряжения ниже 13 В, устройство начинает работать в линейном режиме, причем, яркость в момент перехода меняется слабо и КПД заметно не снижается. При последующем увеличении входного напряжения до уровня, большего напряжения на светодиоде на 1.5 - 2 В, устройство устойчиво начинает генерировать и переходит в режим ключевой стабилизации.

Во вложенном файле имеются Proteus-модель и плата в формате LAY

Список радиоэлементов

Обозначение Тип Номинал Количество Примечание Магазин Мой блокнот
A1 ИС источника опорного напряжения

TL431

1 В блокнот
VT1 Биполярный транзистор

КТ361В

1 A1015, A966 В блокнот
VT2 MOSFET-транзистор

IRFZ44N

1 В блокнот
VD1 Стабилитрон

1N4741A

1 11 V В блокнот
VD2 Диод Шоттки

1N5819

1 1N5822 В блокнот
C1 Конденсатор 470 мкФ 35В 1 В блокнот
С2 Конденсатор 560 пФ 1 В блокнот
R1 Резистор

0.68 Ом

1 1 Вт В блокнот
R2, R3 Резистор

10 кОм

2

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

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

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

Но, если интересно, то вперед!

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

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

Аккуратно, по пояску открываем лампу.


Аккуратно открытая энергосберегающая лампа

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

Получилась вот такая штучка.

Извлеченный балласт люминесцентной лампы - до переделки

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


Принципиальная схема балласта компактной люминесцентной лампы

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

Получится примерно так:


Импульсный преобразователь после удаления "лишних" деталей

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


Обратная сторона платы импульсного преобразователя

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

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

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

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


Побежденный и разобранный дроссель

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

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


Результат работы - готовый "драйвер" из балласта энергосберегайки

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

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


Параллельное подключение двух линеек светодиодов

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

Встречное подключение выглядит так:


Встречное подключение двух линеек светодиодов

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

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


Результат работы - светодиоды подключены и ярко светят.

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

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

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

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

 

Как проверить драйвер для светодиодов на работоспособность и соответствие заявленным параметрам мощности можно узнать из видео:

Проверка матрицы LED-прожектора:

Виды драйверов по типу устройства

Различают два типа драйверов для светодиодов:

  • Линейные. Типовая линейная схема драйвера основана на транзисторе с P-каналом. Такое устройство лучше использовать, если входное напряжение неустойчивое. Оно обеспечивает более плавную стабилизацию тока, надежно в эксплуатации и имеет доступную цену. Несмотря на такие не преимущества данный драйвер не получил широкого применения. Он отличается низкой эффективностью, в процессе работы выделяет много тепла и его невозможно использовать для подключения мощных .

  • Импульсные. Принцип действия основан на широтно-импульсной модуляции. КПД преобразования тока таких устройств достигает 95%. Они имеют небольшой размер, выделяют мало тепла, защищают от негативного воздействия внешних факторов. Их использование положительно сказывается на продолжительности функционирования LED-освещения.

Важно! Импульсные драйверы имеют достаточно высокий уровень электромагнитных помех. В теории люди использующие кардиостимуляторы могут ощущать дискомфорт от нахождения в помещении, освещённом такими приборами. Однако, как показала практика, чтобы на кардиостимулятор повлияло магнитное поле драйвера необходимо нахождение человека на расстоянии менее метра от высокого мощного LED-прожектора.

Диммируемые драйверы для светодиодов

В состав современных драйверов для светодиодов в большинстве случаев входят приспособления, регулирующие яркость осветительных приборов. Применение позволяет настроить комфортный уровень освещение в комнате. Кроме того, это позволяет экономить рабочий ресурс LED-осветителей.


Устройство диммирования может находиться между источником питания и LED-осветителем. Такие приспособления управляют непосредственно энергией поступающей к светодиодам. Как правило, это импульсные устройства, основанные на ШИМ-регулирование. Они регулируют величины протекающего тока. В некоторых случаях, при использовании бюджетных LED-источников могут наблюдаться негативные эффекты типа мерцания.

Второй тип диммер преобразователей осуществляет управление источника питания. В принципе их воздействием лежит как ШИМ-регулирование, так и контроль протекающего через прибор тока. При этом может наблюдаться не только изменение яркости, но и цветности светодиодов. К примеру, белые светодиоды при такой регулировке могут излучать желтоватый свет при снижении интенсивности и ярко-синий преувеличение.

Схема драйвера для светодиодов своими руками на базе PT4115 с регулятором яркости


Использование PT4115 в схеме драйвера допускает применение нескольких типов источников питания: с напряжением 12÷240 В и 12÷18 В во втором случае в общую схему драйвера светодиодов с PT4115 необходимо ввести диодный мост с конденсатором, установленным на выходе.



Изготовление драйвера для светодиодов своими руками

Иллюстрация Описание работ
Для облегчения работы можно взять старый от мобильника.
Устройство фактически является и имеет в своем составе почти все необходимые радиодетали для подключения нескольких одноваттных светодиодов.
Из схемы необходимо выпаять ограничительный резистор, который предохраняет телефон от подачи чрезмерного напряжения. В данном случае это резистор на 5 кОм расположенный у выходного канала.
На место статичного резистора нужно впаять подстроечный. Вначале его целесообразно выставить на те же 5 кОм. В процессе настройки напряжение можно будет поднять до нужного уровня.
К выходному каналу подключается 3 светодиода в последовательном соединении. При условии, что они имеют мощность по 1 Вт общая потребляемая на выходе мощность составить 3 Вт.

должны подключаться к электросети через специальные устройства, стабилизирующие ток – драйверы для светодиодов. Это преобразователи напряжения переменного тока 220 В в постоянный ток с необходимыми для работы световых диодов параметрами. Только при их наличии можно гарантировать стабильную работу, длительный срок эксплуатации LED-источников, заявленную яркость, защиту от короткого замыкания и перегрева. Выбор драйверов небольшой, поэтому лучше сначала приобрести преобразователь, а потом под него подбирать . Собрать устройство можно самостоятельно по простой схеме. О том, что такое драйвер для светодиода, какой купить и как правильно его использовать, читайте в нашем обзоре.

– это полупроводниковые элементы. За яркость их свечения отвечает ток, а не напряжение. Чтобы они работали, нужен стабильный ток, определенного значения. При p-n переходе падает напряжение на одинаковое количество вольт для каждого элемента. Обеспечить оптимальную работу LED-источников с учетом этих параметров – задача драйвера.

Какая именно нужна мощность и насколько падает при p-n переходе, должно быть указано в паспортных данных светодиодного прибора. Диапазон параметров преобразователя должен вписываться в эти значения.


По сути, драйвер – это . Но основной выходной параметр этого устройства – стабилизированный ток. Их производят по принципу ШИМ-преобразования с использованием специальных микросхем или на базе из транзисторов. Последние называют простыми.

Преобразователь питается от обычной сети, на выходе выдает напряжение заданного диапазона, которое указывается в виде двух чисел: минимального и максимального значения. Обычно от 3 В до нескольких десятков. Например, с помощью преобразователя с напряжением на выходе 9÷21 В и мощностью 780 мА можно обеспечить работу 3÷6 , каждый из которых создает падение в сети на 3 В.

Таким образом, драйвер – это устройство, преобразующее ток из сети 220 В под заданные параметры осветительного прибора, обеспечивающее его нормальную работу и долгий срок эксплуатации.

Где применяют

Спрос на преобразователи растет вместе с популярностью светодиодов. – это экономичные, мощные и компактные приборы. Их применяют в разнообразных целях:

  • для фонарей ;
  • в быту;
  • для обустройства ;
  • в автомобильных и велосипедных фарах;
  • в небольших фонарях;

При подключении в сеть 220 В всегда нужен драйвер, в случае использования постоянного напряжения допустимо обойтись резистором.


Как работает устройство

Принцип работы LED-драйверов для светодиодов заключается в поддержании заданного тока на выходе, независимо от изменения напряжения. Ток, проходящий через сопротивления внутри прибора, стабилизируется и приобретает нужную частоту. Затем проходит через выпрямляющий диодный мост. На выходе получаем стабильный прямой ток, достаточный для работы определенного количества светодиодов.

Основные характеристики драйверов

Ключевые параметры приборов для преобразования тока, на которые нужно опираться при выборе:

  1. Номинальная мощность устройства. Она указана в диапазоне. Максимальное значение обязательно должно быть немного больше, чем потребляемая мощность, подключаемого осветительного прибора.
  2. Напряжение на выходе. Значение должно быть больше или равно общей сумме падения напряжения на каждом элементе схемы.
  3. Номинальный ток. Должен соответствовать мощности прибора, чтобы обеспечивать достаточную яркость.

В зависимости от этих характеристик, определяют какие LED-источники можно подключить при помощи конкретного драйвера.

Виды преобразователей тока по типу устройства

Производятся драйверы двух типов: линейные и импульсные. У них одна функция, но сфера применения, технические особенности и стоимость различаются. Сравнение преобразователей разных типов представлено в таблице:

Тип устройства Технические характеристики Плюсы Минусы Сфера применения

Генератор тока на транзисторе с p-каналом, плавно стабилизирует ток при переменном напряжении Не создает помех, недорогой КПД менее 80%, сильно нагревается Маломощные светодиодные светильники, ленты, фонарики

Работает на основе широтно-импульсной модуляции Высокий КПД (до 95%), подходит для мощных приборов, продлевает срок службы элементов Создает электромагнитные помехи Тюнинг автомобилей, уличное освещение, бытовые LED-источники

Как подобрать драйвер для светодиодов и рассчитать его технические параметры

Драйвер для светодиодной ленты не подойдет для мощного уличного фонаря и наоборот, поэтому необходимо как можно точнее рассчитать основные параметры устройства и учесть условия эксплуатации.

Параметр От чего зависит Как рассчитать
Расчет мощности устройства Определяется мощностью всех подключаемых светодиодов Рассчитывается по формуле P = PLED-источника × n , где P – это мощность драйвера; PLED-источника – мощность одного подключаемого элемента; n – количество элементов. Для запаса мощности 30% нужно P умножить на 1,3. Полученное значение – это максимальная мощность драйвера, необходимая для подключения осветительного прибора
Расчет напряжения на выходе Определяется падением напряжения на каждом элементе Величина зависит от цвета свечения элементов, она указывается на самом устройстве или на упаковке. Например, к драйверу 12 В можно подключить 9 зеленых или 16 красных светодиодов.
Расчет тока Зависит от мощности и яркости светодиодов Определяется параметрами, подключаемого устройства

Преобразователи выпускаются в корпусе и без. Первые выглядят более эстетичными и имеют защиту от влаги и пыли, вторые используются при скрытом монтаже и стоят дешевле. Еще одна характеристика, которую необходимо учесть – допустимая температура эксплуатации. Для линейных и импульсных преобразователей она разная.

Важно! На упаковке с устройством должны быть указаны его основные параметры и производитель.


Способы подключения преобразователей тока

Светодиоды можно подключить к устройству двумя способами: параллельно (несколькими цепочками с одинаковым количеством элементов) и последовательно (один за одним в одной цепи).

Для соединения 6 элементов, падение напряжения которых составляет 2 В, параллельно в две линии понадобится драйвер 6 В на 600 мА. А при подключении последовательно преобразователь должен быть рассчитан на 12 В и 300 мА.

Последовательное подключение лучше тем, что все светодиоды будут светиться одинаково, тогда как при параллельном соединении яркость линий может различаться. При последовательном соединении большого количества элементов потребуется драйвер с большим выходным напряжением.

Диммируемые преобразователи тока для светодиодов

– это регулирование интенсивности света, исходящего от осветительного прибора. Диммируемые драйверы для позволяют изменять входные и выходные параметры тока. За счет этого увеличивается или уменьшается яркость свечения светодиодов. При использовании регулирования, возможно изменение цвета свечения. Если мощность меньше, то белые элементы могут стать желтыми, если больше, то синими.


Китайские драйверы: стоит ли экономить

Драйверы выпускаются в Китае в огромном количестве. Они отличаются низкой стоимостью, поэтому довольно востребованы. Имеют гальваническую развязку. Их технические параметры нередко завышены, поэтому при покупке дешевого устройства стоит это учесть.

Чаще всего это импульсные преобразователи, с мощностью 350÷700 мА. Далеко не всегда они имеют корпус, что даже удобно, если прибор приобретается с целью экспериментирования или обучения.

Недостатки китайской продукции:

  • в качестве основы используются простые и дешевые микросхемы;
  • устройства не имеют защиты от колебаний в сети и перегрева;
  • создают радиопомехи;
  • создают на выходе высокоуровневую пульсацию;
  • служат недолго и не имеют гарантии.

Не все китайские драйверы плохие, выпускаются и более надежные устройства, например, на базе PT4115. Их можно применять для подключения бытовых LED-источников, фонариков, лент.

Срок службы драйверов

Срок эксплуатации лед драйвера для светодиодных светильников зависит от внешних условий и изначального качества устройства. Ориентировочный срок исправной службы драйвера от 20 до 100 тыс. часов.

Повлиять на срок службы могут такие факторы:

  • перепады температурного режима;
  • высокая влажность;
  • скачки напряжения;
  • неполная загруженность устройства (если драйвер рассчитан на 100 Вт, а использует 50 Вт, напряжение возвращается обратно, от чего возникает перегрузка).

Известные производители дают гарантию на драйверы, в среднем на 30 тыс. часов. Но если устройство использовалось неправильно, то ответственность несет покупатель. Если LED-источник не включается или , возможно, проблема в преобразователе, неправильном соединении, или неисправности самого осветительного прибора.

Как проверить драйвер для светодиодов на работоспособность смотрите в видео ниже:

Схема драйверов для светодиодов с регулятором яркости на базе РТ4115 своими руками

Простой преобразователь тока можно собрать на базе готовой китайской микросхемы PT4115. Она является достаточно надежной для применения. Характеристики микросхемы:

  • КПД до 97%;
  • есть вывод для устройства, регулирующего яркость;
  • защищена от разрывов нагрузки;
  • максимальное отклонение стабилизации 5%;
  • входное напряжение 6÷30 В;
  • мощность на выходе 1,2 А.

Микросхема подходит для питания LED-источника свыше 1 Вт. Имеет минимум компонентов обвязки.

Расшифровка выходов микросхемы:

  • SW – выходной переключатель;
  • DIM – диммирование;
  • GND – сигнальный и питающий элемент;
  • CIN – конденсатор
  • CSN – датчик тока;
  • VIN – напряжение питания.

Собрать драйвер на базе этой микросхемы может даже начинающий мастер.


Схема драйвера светодиодной лампы 220 В

Стабилизатор тока в случае со устанавливается в цоколе прибора. И выполняется на базе недорогих микросхем, например, СРС9909. Такие лампы обязательно оснащаются системой охлаждения. Служат они намного дольше, чем любые другие, но лучше отдавать предпочтение проверенным производителям, так как в китайских заметна ручная пайка, асимметрия, отсутствие термопасты и прочие недостатки, снижающие срок службы.


Как изготовить драйвер для светодиодов своими руками

Устройство можно сделать из любого ненужного зарядного устройства для телефона. Стоит внести лишь минимальные усовершенствования и микросхему можно подключать к светодиодам. Его достаточно для питания 3 элементов по 1 Вт. Для подключения более мощного источника можно использовать платы от люминесцентных ламп.

Важно! Во время работы необходимо соблюдать технику безопасности. Про прикосновении к оголенным частям возможен удар током как до 400 В.

Фото Этап сборки драйвера из зарядного устройства

Снять корпус с зарядного устройства.

При помощи паяльника убрать резистор, который ограничивает напряжение, подаваемое к телефону.

Установить на его место подстроечный резистор, пока его нужно выставить на 5 кОм.

Последовательным соединением припаять светодиоды на выходной канал устройства.

Убрать входные каналы паяльником, на их место припаять сетевой шнур для подключения к сети 220 В.

Проверить работоспособность схемы, установить регулятором на подстроечном резисторе нужное напряжение, чтобы светодиоды светили ярко, но не изменили цвет.

Пример схемы драйвера для светодиодов от сети 220 В

Драйверы для светодиодов: где купить и сколько стоят

Приобрести стабилизаторы для светодиодных ламп и микросхемы к ним можно в магазине радиодеталей, электротехники и на многих торговых интернет-площадках. Последний вариант – самый экономичный. Стоимость устройства зависит от его технических характеристик, типа и производителя. Средние цены на некоторые виды драйверов приведены в таблице ниже.

Неотъемлемой частью любой качественной лампы или светильника на светодиодах является драйвер. Применительно к освещению, под понятием «драйвер» следует понимать электронную схему, которая преобразует входное напряжение в стабилизированный ток заданной величины. Функциональность драйвера определяется шириной диапазона входных напряжений, возможностью регулировки выходных параметров, восприимчивостью к перепадам в питающей сети и эффективностью.

От перечисленных функций зависят качественные показатели светильника или лампы в целом, срок службы и стоимость. Все источники питания (ИП) для светодиодов условно разделяют на преобразователи линейного и импульсного типа. Линейные ИП могут иметь узел стабилизации по току или напряжению. Часто схемы такого типа радиолюбители конструируют своими руками на микросхеме LM317. Такое устройство легко собирается и имеет малую себестоимость. Но, ввиду очень низкого КПД и явного ограничения по мощности подключаемых светодиодов, перспективы развития линейных преобразователей ограничены.

Импульсные драйверы могут иметь КПД более 90% и высокую степень защиты от сетевых помех. Их мощность потребления в десятки раз меньше мощности, отдаваемой в нагрузку. Благодаря этому они могут изготавливаться в герметичном корпусе и не боятся перегрева.

Первые импульсные стабилизаторы имели сложное устройство без защиты от холостого хода. Затем они модернизировались и, в связи с бурным развитием светодиодных технологий, появились специализированные микросхемы с частотной и широтно-импульсной модуляцией.

Схема питания светодиодов на основе конденсаторного делителя

К сожалению, в конструкции дешёвых светодиодных ламп на 220В из Китая не предусмотрен ни линейный, ни импульсный стабилизатор. Мотивируясь исключительно низкой ценой готового изделия, китайская промышленность смогла максимально упростить схему питания. Называть её драйвером не корректно, так как здесь отсутствует какая-либо стабилизация. Из рисунка видно, что электрическая схема лампы рассчитана на работу от сети 220В. Переменное напряжение понижается RC-цепочкой и поступает на диодный мост. Затем выпрямленное напряжение частично сглаживается конденсатором и через токоограничивающий резистор поступает на светодиоды. Данная схема не имеет гальванической развязки, то есть все элементы постоянно находятся под высоким потенциалом.

В результате частые просадки сетевого напряжения приводит к мерцанию светодиодной лампы. И наоборот, завышенное напряжение сети вызывает необратимый процесс старения конденсатора с потерей ёмкости, а, иногда, становится причиной его разрыва. Стоит отметить, что еще одной, серьезной отрицательной стороной данной схемы является ускоренный процесс деградации светодиодов вследствие нестабильного тока питания.

Схема драйвера на CPC9909

Современные импульсные драйверы для светодиодных ламп имеют несложную схему, поэтому ее можно легко смастерить даже своими руками. Сегодня, для построения драйверов, производится ряд интегральных микросхем, специально предназначенных для управления мощными светодиодами. Чтобы упростить задачу любителям электронных схем, разработчики интегральных драйверов для светодиодов в документации приводят типичные схемы включения и расчеты компонентов обвязки.

Общие сведения

Американская компания Ixys наладила выпуск микросхемы CPC9909, предназначенной для управления светодиодными сборками и светодиодами высокой яркости. Драйвер на основе CPC9909 имеет небольшие габариты и не требует больших денежных вложений. ИМС CPC9909 изготавливается в планарном исполнении с 8 выводами (SOIC-8) и имеет встроенный стабилизатор напряжения.

Благодаря наличию стабилизатора рабочий диапазон входного напряжения составляет 12-550В от источника постоянного тока. Минимальное падение напряжения на светодиодах – 10% от напряжения питания. Поэтому CPC9909 идеальна для подключения высоковольтных светодиодов. ИМС прекрасно работает в температурном диапазоне от -55 до +85°C, а значит, пригодна для конструирования светодиодных ламп и светильников для наружного освещения.

Назначение выводов

Стоит отметить, что с помощью CPC9909 можно не только включать и выключать мощный светодиод, но и управлять его свечением. Чтобы узнать обо всех возможностях ИМС, рассмотрим назначение ее выводов.

  1. VIN. Предназначен для подачи напряжения питания.
  2. CS. Предназначен для подключения внешнего датчика тока (резистора), с помощью которого задаётся максимальный ток светодиода.
  3. GND. Общий вывод драйвера.
  4. GATE. Выход микросхемы. Подает на затвор силового транзистора модулированный сигнал.
  5. PWMD. Низкочастотный диммирующий вход.
  6. VDD. Выход для регулирования напряжения питания. В большинстве случаев подключается через конденсатор к общему проводу.
  7. LD. Предназначен для задания аналогового диммирования.
  8. RT. Предназначен для подключения время задающего резистора.

Схема и ее принцип работы

Типичное включение CPC9909 с питанием от сети 220В показано на рисунке. Схема способна управлять одним или несколькими мощными светодиодами или светодиодами типа High Brightness. Схему можно легко собрать своими руками даже в домашних условиях. Готовый драйвер не нуждается в наладке с учетом грамотного выбора внешних элементов и соблюдением правил их монтажа.
Драйвер для светодиодной лампы на 220В на базе CPC9909 работает по методу частотно-импульсной модуляции. Это означает, что время паузы является постоянной величиной (time-off=const). Переменное напряжение выпрямляется диодным мостом и сглаживается емкостным фильтром C1, C2. Затем оно поступает на вход VIN микросхемы и запускает процесс формирования импульсов тока на выходе GATE. Выходной ток микросхемы управляет силовым транзистором Q1. В момент открытого состояния транзистора (время импульса «time-on») ток нагрузки протекает по цепи: «+диодного моста» – LED – L – Q1 – R S – «-диодного моста».
За это время катушка индуктивности накапливает энергию, чтобы отдать её в нагрузку во время паузы. Когда транзистор закрывается, энергия дросселя обеспечивает ток нагрузки в цепи: L – D1 – LED – L.
Процесс носит циклический характер, в результате чего ток через светодиод имеет пилообразную форму. Наибольшее и наименьшее значение пилы зависит от индуктивности дросселя и рабочей частоты.
Частота импульсов определяется величиной сопротивления RT. Амплитуда импульсов зависит от сопротивления резистора RS. Стабилизация тока светодиода происходит путем сравнения внутреннего опорного напряжения ИМС с падением напряжения на R S . Предохранитель и терморезистор защищают схему от возможных аварийных режимов.

Расчет внешних элементов

Частотозадающий резистор

Длительность паузы выставляют внешним резистором R T и определяют по упрощенной формуле:

t паузы =R T /66000+0,8 (мкс).

В свою очередь время паузы связано с коэффициентом заполнения и частотой:

t паузы =(1-D)/f (с), где D – коэффициент заполнения, который представляет собой отношение времени импульса к периоду.

Датчик тока

Номинал сопротивления R S задает амплитудное значение тока через светодиод и рассчитывается по формуле: R S =U CS /(I LED +0.5*I L пульс), где U CS – калиброванное опорное напряжение, равное 0,25В;

I LED – ток через светодиод;

I L пульс – величина пульсаций тока нагрузки, которая не должна превышать 30%, то есть 0,3*I LED .

После преобразования формула примет вид: R S =0,25/1.15*I LED (Ом).

Мощность, рассеиваемая датчиком тока, определяется формулой: P S =R S *I LED *D (Вт).

К монтажу принимают резистор с запасом по мощности 1,5-2 раза.

Дроссель

Как известно, ток дросселя не может измениться скачком, нарастая за время импульса и убывая во время паузы. Задача радиолюбителя в том, чтобы подобрать катушку с индуктивностью, обеспечивающей компромисс между качеством выходного сигнала и её габаритами. Для этого вспомним об уровне пульсаций, который не должен превышать 30%. Тогда потребуется индуктивность номиналом:

L=(US LED *t паузы)/ I L пульс, где U LED – падение напряжения на светодиоде (-ах), взятое из графика ВАХ.

Фильтр питания

В цепи питания установлены два конденсатора: С1 – для сглаживания выпрямленного напряжения и С2 – для компенсации частотных помех. Так как CPC9909 работает в широком диапазоне входного напряжения, то в большой ёмкости электролитического С1 нет нужды. Достаточно будет 22 мкФ, но можно и больше. Емкость металлопленочного С2 для схемы такого типа стандартная – 0,1 мкФ. Оба конденсатора должны выдерживать напряжение не менее 400В.

Однако, производитель микросхемы настаивает на монтаже конденсаторов С1 и С2 с малым эквивалентным последовательным сопротивлением (ESR), чтобы избежать негативного влияния высокочастотных помех, возникающих при переключении драйвера.

Выпрямитель

Диодный мост выбирают, исходя из максимального прямого тока и обратного напряжения. Для эксплуатации в сети 220В его обратное напряжение должно быть не менее 600В. Расчетная величина прямого тока напрямую зависит от тока нагрузки и определяется как: I AC =(π*I LED)/2√2, А.

Полученное значение необходимо умножить на два для повышения надежности схемы.

Выбор остальных элементов схемы

Конденсатор C3, установленный в цепи питания микросхемы должен быть ёмкостью 0,1 мкФ с низким значением ESR, аналогично C1 и C2. Незадействованные выводы PWMD и LD также через C3 соединяются с общим проводом.

Транзистор Q1 и диод D1 работают в импульсном режиме. Поэтому выбор следует делать с учетом их частотных свойств. Только элементы с малым временем восстановления смогут сдержать негативное влияние переходных процессов в момент переключения на частоте около 100 кГц. Максимальный ток через Q1 и D1 равен амплитудному значению тока светодиода с учетом выбранного коэффициента заполнения: I Q1 =I D1 = D*I LED , А.

Напряжение, прикладываемое к Q1 и D1, носит импульсный характер, но не более, чем выпрямленное напряжение с учетом емкостного фильтра, то есть 280В. Выбор силовых элементов Q1 и D1 следует производить с запасом, умножая расчетные данные на два.

Предохранитель (fuse) защищает схему от аварийного короткого замыкания и должен длительно выдерживать максимальный ток нагрузки, в том числе импульсные помехи.

I FUSE =5*I AC , А.

Установка терморезистора RTH нужна для ограничения пускового тока драйвера, когда фильтрующий конденсатор разряжен. Своим сопротивлением RTH должен защитить диоды мостового выпрямителя от пробоя в начальные секунды работы.

R TH =(√2*220)/5*I AC , Ом.

Другие варианты включения CPC9909

Плавный пуск и аналоговое диммирование

При желании CPC9909 может обеспечить мягкое включение светодиода, когда его яркость будет постепенно нарастать. Плавный пуск реализуется при помощи двух постоянных резисторов, подключенных к выводу LD, как показано на рисунке. Данное решение позволяет продлить срок службы светодиода.

Также вывод LD позволяет реализовывать функцию аналогового диммирования. Для этого резистор 2,2 кОм заменяют переменным резистором 5,1 кОм, тем самым плавно изменяя потенциал на выводе LD.

Импульсное димирование

Управлять свечением светодиода можно путем подачи импульсов прямоугольной формы на вывод PWMD (pulse width modulation dimming). Для этого задействуют микроконтроллер или генератор импульсов с обязательным разделением через оптопару.

Кроме рассмотренного варианта драйвера для светодиодных ламп, существуют аналогичные схемные решения от других производителей: HV9910, HV9961, PT4115, NE555, RCD-24 и пр. Каждая из них имеет свои сильные и слабые места, но в целом, они успешно справляются с возложенной нагрузкой при сборке своими руками.

Читайте так же