LED luči so postale razširjene, zaradi česar se je začela aktivna proizvodnja sekundarnih virov energije. Voznik LED svetilke lahko stabilno vzdržuje nastavljene vrednosti toka na izhodu naprave, s čimer stabilizira napetost, ki poteka skozi verigo diod.
Povedali vam bomo vse o vrstah in načelih delovanja trenutno pretvorniške naprave za delovanje diodne svetilke. V našem članku ponujamo smernice za izbiro voznika in dajemo uporabna priporočila. Poiskali bomo neodvisne domače električarje s preverjenimi shemami povezave.
Namen in obseg uporabe
Diodni kristali so sestavljeni iz dveh polprevodnikov - anode (plus) in katode (minus), ki sta odgovorna za pretvorbo električnih signalov. Eno območje ima prevodnost tipa P, drugo - N. Ko je priključen vir napajanja, bo skozi te elemente tekel tok.
Zaradi te polarnosti elektroni iz cone tipa P selijo v območje tipa N in obratno, naboji iz točke N segajo v P. Vendar pa ima vsak odsek regije svoje meje, imenovane P-N stičišča. Na teh območjih najdemo delce in se medsebojno absorbirajo ali rekombinirajo.
Dioda se nanaša na polprevodniške elemente in ima samo eno p-n stičišče. Zaradi tega glavna značilnost, ki določa stopnjo svetlosti njihovega sijaja, ni napetost, ampak tok
Med P-N stičišči se napetost zmanjša za določeno število voltov, vedno enako za vsak element vezja. Glede na te vrednosti gonilnik stabilizira dohodni tok in tvori konstantno vrednost na izhodu.
Katera moč je potrebna in katere vrednosti izgub med prehodom P-N so navedene v potnem listu LED naprave. Zato je treba pri izbiri diodne žarnice upoštevati parametre napajalnika, katerih razpon naj bo zadosten za kompenzacijo izgubljene energije.
Da bi zmogljive LED diode iztržile čas, ki je naveden v značilnostih, je potrebna stabilizacijska naprava - gonilnik. Na telesu elektronskega mehanizma je vedno prikazana njegova izhodna napetost.
Napajalniki z napetostjo od 10 do 36 V se uporabljajo za opremljanje svetlobnih naprav.
Tehnika je lahko različnih vrst:
- žarometi avtomobilov, koles, motornih koles itd .;
- majhne prenosne ali ulične luči;
- LED ravnila, trakovi, stropne luči in moduli.
Vendar pa za LED z majhno močjo, pa tudi v primeru, da uporabljajo konstantno napetost, vozniki ne smejo uporabljati. Namesto tega je v vezje vstavljen tudi upor, ki ga napaja tudi 220 V.
Načelo delovanja napajalnika
Ugotovimo, kakšne so razlike med virom napetosti in napajanjem. Kot primer si oglejte vezje, prikazano spodaj.
S priključitvijo 40-ohmskega upora na 12 V napajalnik bo skozi njega prešel tok 300 mA (slika A). Ob vzporedni povezavi drugega upora v tokokrogu bo trenutna vrednost - 600 mA (B). Vendar bo napetost nespremenjena.
Kljub priključitvi dveh uporov na vir napajanja bo drugi na izhodu ustvaril konstantno napetost, ker v idealnih pogojih ne bo obremenil
Zdaj bomo razmislili, kako se bodo vrednosti spremenile, če bodo uporovniki priključeni na napajanje v vezju. Na enak način predstavimo 40 Ohm reostat s 300 mA gonilnikom. Slednji na njem ustvari napetost 12 V (vezje B).
Če je vezje sestavljeno iz dveh uporov, je trenutna vrednost nespremenjena, napetost pa 6 V (G).
Gonilnik, za razliko od vira napetosti, na izhodu vzdržuje določene trenutne parametre, vendar se lahko napetostna moč spreminja
Na podlagi sklepov lahko rečemo, da visokokakovostni pretvornik dovaja nazivni tok na obremenitev tudi, ko napetost pade. V skladu s tem bodo kristali diode 2 V ali 3 V in toka 300 mA goreli enako svetlo z zmanjšano napetostjo.
Razlike v pretvorniku
Eden najpomembnejših kazalcev je prenosna moč pod obremenitvijo. Naprava ne sme biti preobremenjena in poskušati doseči največje možne rezultate.
Nepravilna uporaba prispeva k hitri odpovedi ne le preglednega mehanizma, temveč tudi LED čipov.
Glavni dejavniki, ki vplivajo na delo, vključujejo:
- sestavni elementi, ki se uporabljajo v postopku montaže;
- stopnja zaščite (IP);
- minimalne in maksimalne vrednosti na vhodu in izhodu;
- proizvajalec.
Sodobni modeli pretvornikov so na voljo na osnovi mikrovezja in uporabljajo tehnologijo impulzno-širinske transformacije (PWM).
V procesu delovanja napajalnika je bila uvedena metoda impulzno-širinske modulacije za nadzor izhodne napetosti, medtem ko izhod ohranja isti tip toka kot vhodni
Za takšne naprave je značilna visoka stopnja zaščite pred kratkimi stiki, omrežnimi zastoji in imajo tudi povečano učinkovitost.
Pravila za izbiro trenutnega pretvornika
Če želite kupiti pretvornik LED svetilk, morate preučiti ključne značilnosti naprave. Temelji na izhodni napetosti, nazivnem toku in izhodni moči.
Moč lahke diode
Na začetku bomo analizirali izhodno napetost, ki je odvisna od več dejavnikov:
- vrednost napetostnih izgub na P-N stičišču kristalov;
- število svetlobnih diod v verigi;
- žični diagram.
Parametre nazivnega toka lahko določimo glede na značilnosti potrošnika, in sicer moč LED elementov in stopnjo njihove svetlosti.
Ta indikator vpliva na tok, ki ga porabijo kristali, katerega razpon se spreminja glede na zahtevano svetlost. Naloga pretvornika je zagotoviti tem elementom dobavo prave količine energije.
Vrednost izhodne napetosti mora biti večja ali enaka skupni količini energije, porabljene na vsakem bloku električnega tokokroga
Moč naprave je odvisna od moči vsakega LED elementa, njihove barve in količine.
Za izračun porabljene energije uporabite naslednjo formulo:
PH = PLED * N,
Kje
- PLED - električna obremenitev, ki jo ustvari ena dioda,
- N je število kristalov v verigi.
Dobljeni kazalci ne smejo biti manjši od pogonske moči. Zdaj morate določiti zahtevano nominalno vrednost.
Največja moč naprave
Upoštevati je treba, da morajo za zagotovitev stabilnega delovanja pretvornika njegove nazivne vrednosti za 20-30% preseči pridobljeno vrednost P.H.
Tako ima formula obliko:
Pmaks ≥ (1,2..1,3) * PH,
kjer pmaks - nazivna moč napajalnika.
Poleg moči in števila porabnikov na plošči je sila obremenitve odvisna tudi od barvnih faktorjev. Pri istem toku, odvisno od sence, imajo različne indikatorje padca napetosti.
Gonilnik LED svetilke mora proizvajati toliko toka, kot je potrebno za zagotovitev največje svetlosti. Kupec se mora pri izbiri naprave spomniti, da mora biti moč večja od vseh LED
Vzemimo za primer svetleče diode ameriškega podjetja Cree iz vrstice XP-E rdeče barve.
Njihove značilnosti so naslednje:
- padec napetosti 1,9-2,4 V;
- tok 350 mA;
- povprečna poraba energije 750 mW.
Analog zelene barve pri istem toku bo imel popolnoma drugačne kazalnike: izgube na P-N stičiščih so 3,3-3,9 V, moč pa 1,25 W.
V skladu s tem je mogoče sklepati: voznik z močjo 10 vatov uporablja dvanajst rdečih kristalov ali osem zelenih.
Diagram povezave LED
Izbira gonilnika je treba izvesti po določitvi sheme povezave odjemalcev LED. Če najprej kupite svetlobne diode in nato zanje izberete pretvornik, bo ta postopek spremljalo veliko težav.
Potrebno bo veliko časa za iskanje naprave, ki z določeno shemo povezave zagotavlja delovanje ravno takšnega števila potrošnikov.
Navedimo primer s šestimi potrošniki. Imajo izgubo napetosti 3 V, trenutna poraba 300 mA. Če jih želite povezati, lahko uporabite eno od metod, medtem ko se bodo zahtevani parametri napajanja razlikovali.
Pomanjkljivost nadomestne razporeditve diod je potreba po napajalni enoti z visoko napetostjo, če je v vezju veliko kristalov.
V našem primeru je za serijsko povezavo potrebna 18 V enota s tokom 300 mA. Glavna prednost te metode je, da ista sila prehaja skozi celotno črto, oziroma vse diode gorijo z enako svetlostjo.
Pomanjkljivost vzporedne namestitve potrošnikov je razlika v svetlosti sijaja vsake verige. Takšen negativen pojav se pojavi zaradi nihanja parametrov diod zaradi razlik med tokom, ki poteka skozi vsako črto
Če uporabljate vzporedno namestitev, je dovolj uporabiti 9 V pretvornik, vendar se bo trenutna poraba podvojila v primerjavi s prejšnjo metodo.
Metode zaporedne razporeditve dveh diod ni mogoče uporabiti z nadomeščanjem števila kristalov v skupini - 3 ali več. Takšne omejitve so posledica dejstva, da lahko skozi en element prehaja preveč toka in to ustvarja verjetnost okvare celotnega tokokroga
Če uporabljate zaporedno metodo z oblikovanjem parov dveh LED, se uporablja gonilnik z enakimi indikatorji, kot v prejšnjem primeru. V tem primeru bo svetlost osvetlitve enakomerna.
Vendar pa je bilo tukaj nekaj negativnih odtenkov: ko se moč napaja v skupini, se zaradi širjenja karakteristik lahko ena od LED-diod odpre hitreje kot druga, zato bo skozi tok šel tok, ki podvoji nazivno vrednost.
Številne vrste LED za osvetlitev doma so zasnovane za takšne kratkoročne skoke, vendar je ta metoda manj priljubljena.
Vrste gonilnikov glede na vrsto naprave
Naprave, ki pretvorijo napajanje 220 V v potrebne indikatorje za LED, so običajno razdeljene v tri kategorije: elektronske; na osnovi kondenzatorjev; zatemnitev.
Trg svetlobnih pripomočkov predstavlja veliko različnih modelov voznikov, večinoma kitajskega proizvajalca. In kljub nizkemu cenovnemu razponu, lahko med temi napravami izberete zelo spodobno možnost. Vendar morate biti pozorni na garancijski list, ker Niso vsi predstavljeni izdelki sprejemljive kakovosti.
Elektronski pogled na napravo
V idealnem primeru bi moral biti elektronski pretvornik opremljen s tranzistorjem. Njegova vloga je raztovarjanje krmilnega čipa. Da bi odstranili ali maksimirali glajenje valovanja, je na izhodu nameščen kondenzator.
Ta vrsta naprave spada v drago kategorijo, vendar je sposobna stabilizirati tok do 750 mA, česar balastni mehanizmi niso sposobni.
Najnovejši gonilniki so nameščeni večinoma na žarnice z bazo E27. Izjema od pravila so izdelki Gauss GU5.3. Opremljeni so z brezformalnim pretvornikom. Vendar pa stopnja valovanja v njih doseže nekaj sto Hz
Pulzacija ni edina pomanjkljivost pretvornikov. Drugi se lahko imenuje elektromagnetna interferenca visokofrekvenčnega (HF) območja. Torej, če so druge električne naprave, na primer radio, povezane z vtičnico, povezano s svetilko, lahko pričakujete motnje med sprejemanjem digitalnih FM frekvenc, televizije, usmerjevalnika itd.
Izbirna naprava visokokakovostne naprave mora imeti dva kondenzatorja: eden je elektrolitski za glajenje valov, drugi pa keramični, za spuščanje RF. Vendar je takšno kombinacijo mogoče najti redko, še posebej, če govorimo o kitajskih izdelkih.
Tisti, ki imajo skupne koncepte v takšnih električnih vezjih, lahko neodvisno izberejo izhodne parametre elektronskega pretvornika s spreminjanjem vrednosti uporov.
Zaradi visoke učinkovitosti (do 95%) so takšni mehanizmi primerni za naprave z visoko močjo, ki se uporabljajo na različnih področjih, na primer za uglaševanje avtomobilov, v svetilkah za ulično razsvetljavo, pa tudi za gospodinjske LED vire.
Napajanje na osnovi kondenzatorja
Zdaj se obrnemo na ne tako priljubljene naprave - na osnovi kondenzatorjev. Skoraj vse sheme LED svetilk poceni tipa, kjer se uporabljajo vozniki te vrste, imajo podobne značilnosti.
Vendar zaradi sprememb s strani proizvajalca pride do sprememb, na primer odstranitve katerega koli elementa verige. Še posebej pogosto je ta del eden od kondenzatorjev - glajenje.
Zaradi nenadzorovanega polnjenja trga s poceni in nekakovostnim blagom lahko uporabniki »čutijo« sto pulzacij v sijalkah. Ne da bi se poglobil v njihovo napravo, je mogoče trditi, da je gladek element odstranjen iz tokokroga
Takšni mehanizmi imajo le dve prednosti: na voljo so za samonastavitev, njihova učinkovitost pa je enaka stoodstotno, to pomeni, da bodo izgube nastale le na p-n stičiščih in uporih.
Enako število negativnih vidikov: nizka električna varnost in visoka stopnja valovitosti. Druga pomanjkljivost je približno 100 Hz in nastane kot rezultat popravljanja izmenične napetosti. Specifikacija državnega standarda predpisuje normo dovoljenega valovanja 10-20%, odvisno od namena prostora, v katerem je nameščena svetlobna naprava.
Edini način za ublažitev te pomanjkljivosti je izbira kondenzatorja s pravilno vrednostjo. Kljub temu ne smete računati na popolno odpravo težave - takšna rešitev lahko samo izgladi intenzivnost porušitve.
Zatemnitveni pretvorniki
Zatemnitveni gonilniki za zatemnilne LED žarnice omogočajo spreminjanje indikatorjev vhodnega in izhodnega toka, medtem ko se svetlost, ki jo oddajajo diode, zmanjšuje ali povečuje.
Obstajata dva načina povezovanja:
- prvi vključuje mehak začetek;
- drugi je impulzen.
Razmislite o načelu delovanja gonilnikov za zatemnitev na osnovi čipa CPC9909, ki se uporablja kot regulacijska naprava za LED vezja, vključno s tistimi z visoko svetlostjo.
Standardno stikalno vezje CPC9909 z napajanjem 220 V. Po shematičnih navodilih je mogoče nadzorovati enega ali več močnih porabnikov
Z gladkim zagonom voznikov čip zagotavlja postopno vključevanje diod z naraščajočo svetlostjo. Za ta postopek se uporabljata dva upora, povezana na priključek LD, ki sta zasnovana za izvajanje naloge gladkega zatemnitve. To izvaja pomembno nalogo - podaljšati življenjsko dobo elementov LED.
Enak zaključek omogoča analogna regulacija - upor 2,2 kΩ se spremeni v močnejši spremenljiv analog - 5,1 kOhm. Tako se doseže gladka sprememba izhodnega potenciala.
Uporaba druge metode vključuje dovajanje pravokotnih impulzov v nizkofrekvenčni izhod PWMD. Pri tem gre za mikrokontroler ali generator impulzov, ki sta nujno ločena z optoelektorjem.
Z ali brez stanovanja?
Vozniki so na voljo v ohišju ali brez njega. Prva možnost je najpogostejša in dražja. Takšne naprave so zaščitene pred vlago in prašnimi delci.
Naprave druge vrste se uporabljajo za natančno vgradnjo in so zato poceni.
Moč vseh predstavljenih naprav je lahko iz 12 V ali 220 V. Kljub temu, da modeli odprtega okvirja zmagajo v ceni, po varnosti in zanesljivosti mehanizma znatno zaostajajo
Vsakega od njih odlikuje dovoljena temperatura med delovanjem - na to je treba biti pozoren tudi pri izbiri.
Klasično gonilno vezje
Za samonastavitev LED napajalnika bomo obravnavali najpreprostejšo napravo impulznega tipa, ki nima galvanske izolacije. Glavna prednost tovrstnega vezja je njegova preprosta povezava in zanesljivo delovanje.
220 V pretvornik je prikazan kot stikalo. Pri sestavljanju je potrebno upoštevati vsa električna varnostna pravila, tj. Ni omejitev za trenutni izhod
Shema takega mehanizma je sestavljena iz treh glavnih kaskadnih področij:
- Kondenzator separator napetosti.
- Usmernik.
- Prenapetostni ščitniki.
Prvi odsek je protiutež, ki se izvaja z izmeničnim tokom na kondenzatorju C1 z uporom. Slednji je potreben izključno za neodvisno polnjenje inertnega elementa. Ne vpliva na delovanje tokokroga.
Nominalna vrednost upora je lahko v območju 100 kΩ-1 MΩ z močjo 0,5-1 vata. Kondenzator mora biti elektrolitski, njegova efektivna vrednost amplitudne napetosti pa je 400-500 V
Ko nastali polvalov napetosti prehaja skozi kondenzator, tok teče, dokler plošče niso popolnoma napolnjene. Manjša kot je zmogljivost mehanizma, manj časa bomo porabili za njegovo polno polnjenje.
Na primer, naprava z volumnom 0,3-0,4 μF se polni za 1/10 obdobja polovičnega vala, to je, da skozi ta odsek prehaja le desetina oddane napetosti.
Postopek ravnanja v tem razdelku se izvede po shemi Gretz. Izbira se diodni most, izhajajoč iz nazivnega toka in povratne napetosti. V tem primeru zadnja vrednost ne sme biti manjša od 600 V
Druga kaskada je električna naprava, ki pretvori (usmeri) izmenični tok v pulzirajoč. Ta postopek se imenuje polovični val. Ker je en del polovičnega vala zgladil kondenzator, bo na izhodu tega odseka neposredni tok 20-25 V.
Ker napajanje LED ne sme presegati 12 V, je treba za tokokrog uporabiti stabilizacijski element. Za to se uvede kapacitivni filter. Na primer, lahko uporabite model L7812
Tretja stopnja deluje na osnovi izravnalnega stabilizirajočega filtra - elektrolitskega kondenzatorja. Izbira njegovih kapacitivnih parametrov je odvisna od obremenitve.
Ker sestavljeno vezje takoj ponovi svoje delo, se ni mogoče dotikati golih žic, ker izvedeni tok doseže desetine amperov - proge so predhodno izolirane.
Vse težave, s katerimi se lahko sreča radioamater pri izbiri pretvornika za LED visoke sijalke, so podrobno opisane v videoposnetku:
Ključne značilnosti neodvisne povezave pretvornika na električni tokokrog:
Postopno seznanjanje z improviziranimi sredstvi opisuje postopek montaže samodejnega gonilnika LED:
Kljub proizvajalčevim deset tisoč ur neprekinjenega delovanja LED svetilk obstajajo številni dejavniki, ki te kazalnike bistveno zmanjšajo.
Vozniki so zasnovani tako, da zgladijo vse trenutne napetosti v električnem sistemu. Njihovi izbiri ali samonastavitvi je treba pristopiti odgovorno po izračunu vseh potrebnih parametrov.
Povejte nam, kako ste izbrali gonilnik za LED žarnico. Delite svoje argumente in načine za stabilizacijo dobave napetosti na diodni svetlobni napravi. V spodnjem bloku pustite komentarje, postavljajte vprašanja, objavljajte fotografije na temo članka.