LED-tuled on laialt levinud, mille tulemusel on alanud sekundaarsete energiaallikate aktiivne tootmine. LED-lambi juht suudab seadme väljundis püsivalt säilitada seatud voolu väärtused, stabiliseerides dioodide ahelat läbivat pinget.
Me räägime teile kõik dioodlambi tööks kasutatava praeguse muundusseadme tüüpide ja tööpõhimõtete kohta. Meie artiklis pakume juhi valimise juhiseid ja kasulikke soovitusi. Leiame tõestatud ühendusskeemidega sõltumatud koduelektrikud.
Eesmärk ja rakendusala
Dioodikristallid koosnevad kahest pooljuhist - anoodist (pluss) ja katoodist (miinus), mis vastutavad elektriliste signaalide muundamise eest. Ühel alal on P-tüüpi juhtivus, teisel - N. Kui toiteallikas on ühendatud, voolab nende elementide kaudu vool.
Selle polaarsuse tõttu tormavad P-tüüpi tsoonist pärit elektronid N-tüüpi tsooni ja vastupidi - N-punktist tormavad laengud P-i. Kuid piirkonna igal lõigul on oma piirid, mida nimetatakse P-N ristmikeks. Nendes piirkondades leitakse osakesi ja need vastastikku absorbeeritakse või rekombineeritakse.
Diood tähistab pooljuhtelemente ja sellel on ainult üks p-n-ristmik. Sel põhjusel pole nende kuma heleduse määravaks peamiseks omaduseks mitte pinge, vaid vool
P-N ristmike ajal väheneb pinge teatud arvu voltide võrra, ahela iga elemendi puhul alati sama. Neid väärtusi arvestades stabiliseerib juht sissetuleva voolu ja moodustab väljundis konstantse väärtuse.
Millist võimsust on vaja ja millised kadude väärtused P-N läbimisel on näidatud LED-seadme passis. Seetõttu on dioodipirni valimisel vaja arvestada toiteallika parameetritega, mille ulatus peaks olema piisav kaotatud energia kompenseerimiseks.
Selleks, et võimsad LED-id töötaksid tunnustes näidatud aja jooksul, on vaja stabiliseerivat seadet - draiverit. Elektroonilise mehhanismi kerel näidatakse alati selle väljundpinget.
Valgustusseadmete varustamiseks kasutatakse toiteallikaid pingega 10 kuni 36 V.
Tehnika võib olla erinevat tüüpi:
- autode, jalgrataste, mootorrataste jne esituled;
- väikesed kaasaskantavad või tänavavalgustid;
- LED-joonlauad, lindid, laevalgustid ja moodulid.
Madala energiatarbega valgusdioodide puhul, aga ka pideva pinge korral ei tohi draiverid seda kasutada. Selle asemel tuuakse vooluahelasse ka takisti, mis töötab ka 220 V pingega.
Toiteallika tööpõhimõte
Vaatame välja, millised on erinevused pingeallika ja toiteallika vahel. Näitena kaaluge allpool näidatud vooluringi.
Ühendades 40 oomi takisti 12 V toiteallikaga, läbib seda 300 mA vool (joonis A). Ahelas oleva teise takisti paralleelse ühendamise korral on voolu väärtus 600 mA (B). Pinge jääb aga muutumatuks.
Vaatamata kahe takisti ühendamisele toiteallikaga loob väljundis teine konstantse pinge, kuna ideaalsetes tingimustes ei allu see koormusele
Nüüd kaalume, kuidas väärtused muutuvad, kui takistid on vooluahelas ühendatud vooluahelaga. Samal viisil tutvustame 40 oomi reostaati koos 300 mA draiveriga. Viimane loob sellele pinge 12 V (vooluahel B).
Kui vooluahel koosneb kahest takistist, siis voolu väärtus ei muutu ja pinge on 6 V (G).
Juht, erinevalt pingeallikast, hoiab väljundis kindlaksmääratud voolu parameetreid, kuid pinge võimsus võib varieeruda
Järelduste tegemisel võime öelda, et kvaliteetne muundur annab nimivoolu koormusele ka siis, kui pinge langeb. Vastavalt sellele põlevad 2 V või 3 V dioodide ja 300 mA voolu dioodide kristallid vähendatud pingega sama eredalt.
Muunduri eristatavad omadused
Üks olulisemaid näitajaid on koormusel edastatav võimsus. Seade ei tohi olla üle koormatud ja proovida saada võimalikult palju tulemusi.
Ebaõige kasutamine aitab kaasa mitte ainult ülevaatemehhanismi, vaid ka LED-kiipide kiirele rikkele.
Peamised tööd mõjutavad tegurid on järgmised:
- montaažiprotsessis kasutatud koostisosad;
- kaitseaste (IP);
- sisendi ja väljundi minimaalsed ja maksimaalsed väärtused;
- tootja.
Moodsate muundurite mudelid on saadaval mikrolülituste põhjal ja need rakendavad impulsi laiuse teisendamise (PWM) tehnoloogiat.
Toiteallika tööprotsessis võeti väljundpinge juhtimiseks kasutusele impulsi laiuse modulatsiooni meetod, väljundis säilitatakse sisendiga sama tüüpi vool
Selliseid seadmeid iseloomustab kõrge kaitse lühiste, võrgu ülekoormuse eest ning nende tõhusus on samuti suurem.
Praeguse muunduri valimise reeglid
LED-lampide muunduri ostmiseks peaksite uurima seadme peamisi omadusi. Selle aluseks on väljundpinge, nimivool ja väljundvõimsus.
Valgusdioodi võimsus
Analüüsime algselt väljundpinget, mis sõltub mitmest tegurist:
- pingekadude väärtus kristallide P-N ristmikul;
- valgusdioodide arv ahelas;
- juhtmestiku skeem.
Nimivoolu parameetreid saab määrata tarbija iseloomulike omaduste, nimelt LED-elementide võimsuse ja nende heleduse määra järgi.
See indikaator mõjutab kristallide tarbitavat voolu, mille ulatus varieerub sõltuvalt vajalikust heledusest. Muunduri ülesanne on varustada neid elemente õige energiakogusega.
Väljundpinge väärtus peab olema suurem või identne elektriahela igale plokile kulutatud koguhulgaga
Seadme võimsus sõltub iga LED-elemendi tugevusest, nende värvist ja kogusest.
Tarbitud energia arvutamiseks kasutage järgmist valemit:
LkH = PLED * N,
Kus
- LkLED - ühe dioodi tekitatud elektrikoormus,
- N on kristallide arv ahelas.
Saadud indikaatorid ei tohiks olla väiksemad kui juhi võimsus. Nüüd peate määrama vajaliku nimiväärtuse.
Seadme maksimaalne võimsus
Tuleb meeles pidada, et muunduri stabiilse töö tagamiseks peavad selle nimiväärtused ületama saadud P väärtust 20-30%H.
Seega on valem järgmine:
Lkmax ≥ (1,2..1,3) * PH,
kus pmax - toiteallika nimivõimsus.
Lisaks võimsusele ja tarbijate arvule tahvlil on koormusjõud allutatud ka tarbija värviteguritele. Samal voolul, sõltuvalt varjest, on neil erinevad pingelanguse näitajad.
LED-lambi draiver peaks tootma nii palju voolu, kui on vaja maksimaalse heleduse tagamiseks. Seadme valimisel peaks ostja meeles pidama, et võimsus peab olema suurem kui kõik LEDid kasutavad
Võtame näiteks Ameerika ettevõtte Cree LED-id punaselt XP-E liinilt.
Nende omadused on järgmised:
- pingelangus 1,9-2,4 V;
- voolutugevus 350 mA;
- keskmine energiatarve 750 mW.
Rohelise värvi analoogil samal voolul on täiesti erinevad indikaatorid: kaod P-N ristmikel on 3,3-3,9 V ja võimsus 1,25 W.
Sellest võib järeldada: kaheteistkümne punase või kaheksa rohelise kristalli toiteks kasutatakse juhti, mille võimsus on 10 vatti.
LED-ühendusskeem
Juhi valimine peaks toimuma pärast LED-tarbijate ühendusskeemi kindlaksmääramist. Kui ostate esmalt valgusdioode ja valite nende jaoks muunduri, kaasnevad selle protsessiga palju raskusi.
Seadme otsimiseks, mis pakub just sellist arvu tarbijaid antud ühendusskeemiga, võtab palju aega.
Toogem näide kuue tarbijaga. Neil on pingekaotus 3 V, voolutarve 300 mA. Nende ühendamiseks võite kasutada ühte meetoditest, samal ajal kui toiteallika nõutavad parameetrid erinevad igal juhul.
Dioodide alternatiivse paigutuse puuduseks on vajadus kõrge pingega toiteallika järele, kui vooluahelas on palju kristalle
Meie puhul vajab jadaühendus 18 V seadet, mille vool on 300 mA. Selle meetodi peamine eelis on see, et kogu jõud läbib sama jõudu, vastavalt põlevad kõik dioodid ühesuguse heledusega.
Tarbijate paralleelse paigutuse miinuseks on iga ahela kuma heleduse erinevus. Selline negatiivne nähtus ilmneb dioodide parameetrite varieerumise tõttu, mis tuleneb erinevustest iga liini läbiva voolu vahel
Paralleelse paigutuse kasutamisel piisab 9 V muunduri kasutamisest, kuid praegune kulu kahekordistub võrreldes eelmise meetodiga.
Kahe dioodi järjestikuse paigutamise meetodit ei saa kasutada kristallide arvu asendamisega rühmas - 3 või enam. Sellised piirangud on tingitud asjaolust, et ühe elemendi kaudu võib läbida liiga palju voolu ja see loob kogu vooluahela rikke tõenäosuse
Kui kasutate järjestikust meetodit kahe LED-i paari moodustamiseks, kasutatakse draiverit, millel on samad indikaatorid, nagu eelmisel juhul. Sel juhul on valgustuse heledus ühtlane.
Kuid siin oli mõned negatiivsed nüansid: kui rühmale toide antakse, võib omaduste leviku tõttu üks LED-id avada kiiremini kui teine ja vastavalt sellele läbib selle nimiväärtust kahekordistav vool.
Sellise lühiajalise hüppe jaoks on ette nähtud mitut tüüpi koduvalgustuse LED-id, kuid see meetod on vähem populaarne.
Draiverite tüübid seadme tüübi järgi
Seadmed, mis muudavad 220 V toiteallika LEDide jaoks vajalikeks indikaatoriteks, jagunevad tavapäraselt kolme kategooriasse: elektroonilised; kondensaatorite baasil; timmitav.
Valgustustarvikute turgu esindab lai valik juhimudeleid, peamiselt Hiina tootjalt. Ja hoolimata madalast hinnaklassist saate neist seadmetest valida väga korraliku valiku. Siiski peaksite tähelepanu pöörama garantiikaardile, sest Kõik esitatud tooted pole vastuvõetava kvaliteediga.
Seadme elektrooniline vaade
Ideaalis peaks elektrooniline muundur olema varustatud transistoriga. Selle roll on juhtimiskiibi mahalaadimine. Rippimise tasandamiseks või maksimeerimiseks on väljundisse paigaldatud kondensaator.
Seda tüüpi seade kuulub kallis kategooriasse, kuid see on võimeline stabiliseerima voolu kuni 750 mA, mida ballasti mehhanismid pole võimelised.
Uusimad draiverid paigaldatakse peamiselt E27 alusega lambipirnidele. Erandiks reeglist on Gauss GU5.3 tooted. Need on varustatud trafodeta muunduriga. Neis ulatub pulsatsiooniaste aga mitusada Hz
Pulsatsioon pole muundurite ainus puudus. Teist võib nimetada kõrgsagedusvahemiku (HF) elektromagnetilisteks häireteks. Niisiis, kui lambiga ühendatud pistikupessa on ühendatud muud elektriseadmed, näiteks raadio, võite oodata häireid digitaalsete FM-sageduste, televiisori, ruuteri jne vastuvõtmisel.
Kvaliteetse seadme valikulisel seadmel peaks olema kaks kondensaatorit: üks on rippide silumiseks elektrolüütiline, teine keraamiline, raadiosageduse langetamiseks. Sellist kombinatsiooni võib siiski leida harva, eriti kui räägime Hiina toodetest.
Need, kellel on sellistes elektriahelates ühised kontseptsioonid, saavad iseseisvalt valida elektroonilise muunduri väljundparameetreid, muutes takistite väärtust
Suure kasuteguri (kuni 95%) tõttu sobivad sellised mehhanismid suure võimsusega seadmetele, mida kasutatakse erinevates valdkondades, näiteks autode häälestamiseks, tänavavalgustite jaoks, aga ka majapidamises kasutatavate LED-allikate jaoks.
Kondensaatoripõhine toiteallikas
Nüüd pöördume mitte nii populaarsete seadmete poole - kondensaatorite baasil. Peaaegu kõigil odavat tüüpi LED-lampide skeemidel, kus seda tüüpi draivereid kasutatakse, on sarnased omadused.
Kuid tootja poolt tehtud muudatuste tõttu muutuvad need näiteks keti mis tahes elemendi eemaldamisel. Eriti sageli on see osa üks kondensaatoritest - silumine.
Turu kontrollimatu täitmise tõttu odavate ja madala kvaliteediga kaupadega saavad kasutajad lambides “tunda” sada pulsatsiooni. Isegi nende seadmesse süvenemata võib väita, et silituselement on vooluringist eemaldatud
Sellistel mehhanismidel on ainult kaks eelist: need on saadaval ise monteerimiseks ja nende efektiivsus on võrdne saja protsendiga, see tähendab, et kaod tekivad ainult p-n ristmikel ja takistustel.
Sama arv negatiivseid aspekte: madal elektriohutus ja kõrge pulsatsioonitase. Teine puudus on umbes 100 Hz ja see moodustub vahelduvpinge tasaarvestamise tulemusel. Riigi standardi spetsifikatsioon näeb ette lubatava pulsatsiooni normi 10-20%, sõltuvalt selle ruumi eesmärgist, kuhu valgustusseade on paigaldatud.
Ainus viis selle puuduse tasandamiseks on valida õige reitinguga kondensaator. Sellegipoolest ei tohiks te loota probleemi täielikule kaotamisele - selline lahendus saab siluda vaid purunemiste intensiivsust.
Hämardatavad voolumuundurid
Hämardatavate LED-pirnide tuhmuste draiverid võimaldavad muuta sissetuleva ja väljamineva voolu indikaatoreid, samal ajal kui dioodide kiirgava valguse heledus väheneb või suureneb.
Ühendusmeetodeid on kaks:
- esimene hõlmab pehmet algust;
- teine on impulss.
Mõelge hämardatavate draiverite tööpõhimõttele, mis põhineb CPC9909 kiibil, mida kasutatakse LED-vooluahelate, sealhulgas ka suure heledusega vooluahelate reguleerimisseadmena.
Tavaline lülitusahel CPC9909, 220 V toitega. Skemaatiliste juhiste kohaselt on võimalik juhtida ühte või mitut võimsat tarbijat
Sujuva käivitusega juhi kiip tagab dioodide järkjärgulise lisamise koos suurema heledusega. Selle protsessi jaoks kasutatakse LD-klemmiga ühendatud kahte takistit, mis on ette nähtud sujuva hämardamise ülesande täitmiseks. Sellega teostatakse oluline ülesanne - pikendada LED-elementide eluiga.
Sama järelduse annab analoogregulatsioon - 2,2 kΩ takisti vahetatakse võimsama muutuva analoogi vastu - 5,1 kOhm. Nii saavutatakse väljundpotentsiaali sujuv muutus.
Teise meetodi rakendamine hõlmab ristkülikukujuliste impulsside tarnimist madala sagedusega väljund-PWMD-le. See hõlmab kas mikrokontrollerit või impulssigeneraatorit, mis on tingimata eraldatud optroniga.
Korpusega või ilma?
Autojuhid on saadaval korpuses või ilma. Esimene võimalus on kõige tavalisem ja kallim. Sellised seadmed on kaitstud niiskuse ja tolmuosakeste eest.
Teist tüüpi seadmeid kasutatakse tasapinnaliseks paigaldamiseks ja vastavalt sellele on need odavad.
Kõigi esitatud seadmete võimsus võib olla võrgus 12 V või 220 V. Vaatamata asjaolule, et avatud raami mudelid võidavad hinna poolest, jäävad nad mehhanismi ohutuse ja töökindluse osas märkimisväärselt maha.
Mõlemat neist eristab töö ajal lubatud temperatuur - valimisel tuleb sellele tähelepanu pöörata.
Klassikaline draiveriring
LED-toiteallika iseseisvaks monteerimiseks käsitleme lihtsamat impulss-tüüpi seadet, millel puudub galvaaniline isolatsioon. Seda tüüpi vooluahelate peamine eelis on lihtne ühendamine ja usaldusväärne töö.
220 V muunduri vooluahel on esitatud lülitustoiteallikana. Kokkupanekul on vaja järgida kõiki elektriohutuse eeskirju, s.t voolu väljundil pole mingeid piiranguid
Sellise mehhanismi skeem koosneb kolmest peamisest astmelisest alast:
- Kondensaatori pingeeraldaja.
- Alaldi.
- Ülepingekaitsmed.
Esimene sektsioon on vastupinge, mis tuleneb vahelduvvoolust takistiga kondensaatoril C1. Viimane on vajalik ainult inertse elemendi iseseisvaks laadimiseks. See ei mõjuta vooluringi tööd.
Takisti nimiväärtus võib olla vahemikus 100 kOhm-1 Ema, võimsusega 0,5-1 vatti. Kondensaator peab olema elektrolüütiline ja selle efektiivne amplituudipinge väärtus on 400-500 V
Kui moodustatud pinge poollaine läbib kondensaatori, voolab vool seni, kuni plaadid on täielikult laetud. Mida väiksem on mehhanismi mahutavus, seda vähem aega kulub selle täielikuks laadimiseks.
Näiteks seade, mille maht on 0,3–0,4 μF, laetakse 1/10 poollaineperioodist, st seda lõiku läbib ainult kümnendik edastatud pingest.
Selles jaotises olev sirgendamine toimub vastavalt Gretzi skeemile. Dioodi sild valitakse alates nimivoolust ja vastupidisest pingest. Sel juhul ei tohiks viimane väärtus olla väiksem kui 600 V
Teine kaskaad on elektriseade, mis muundab (tasandab) vahelduvvoolu pulseerivaks. Seda protsessi nimetatakse poollaineks. Kuna ühe pooljugalaine osa tasandati kondensaatori abil, on selle sektsiooni väljundis alalisvool 20-25 V.
Kuna LED-ide võimsus ei tohiks ületada 12 V, tuleb vooluahela jaoks kasutada stabiliseerivat elementi. Selleks võetakse kasutusele mahtuvuslik filter. Näiteks võite kasutada mudelit L7812
Kolmas etapp töötab silumisstabilise filtri - elektrolüütkondensaatori - alusel. Selle mahtuvuslike parameetrite valik sõltub koormusest.
Kuna kokkupandud vooluring kordab oma tööd kohe, pole paljaid juhtmeid võimalik puudutada, kuna juhitav vool ulatub kümnetesse ampritesse - liinid on esialgselt isoleeritud.
Kõiki raskusi, millega raadioamatöör võib kokku puutuda suure võimsusega LED-lampide muunduri valimisel, kirjeldatakse üksikasjalikult videos:
Muunduri iseseisva ühendamise elektriahelaga põhijooned:
Etappide kaupa juhendamine, mis kirjeldab LED-draiveri DIY kokkupaneku protsessi improviseeritud vahenditest:
Vaatamata tootja kümnete tuhandete tundide pikkusele LED-lampide katkematule tööle on palju tegureid, mis neid indikaatoreid oluliselt vähendavad.
Draiverid on ette nähtud elektrisüsteemi kõigi voolutugevuste tasandamiseks. Pärast kõigi vajalike parameetrite arvutamist tuleb nende valimisel või ise monteerimisel läheneda vastutustundlikult.
Rääkige meile, kuidas valisite LED-pirni draiveri. Jagage oma argumente ja viise dioodi valgustusseadme pingevarustuse stabiliseerimiseks. Jäta kommentaarid allolevasse lahtrisse, küsi küsimusi, postita artikli teemadel fotod.