5 питань про світлодіодні драйвери та блоки живлення

Це імпульсне джерело постійного електричного струму для світлодіодного світильника. Найякіснішими вважаються двокаскадні драйвери з коефіцієнтом потужності понад 0,92 та пульсацією світла не більше 1%. Але такі схеми є дорогими, тому їх використовують далеко не для всіх світильників.
Драйвер може являти собою пристрій в ізольованому корпусі із пластику з отворами для монтажу або вбудовану друковану плату із системою компонентів.

Чим драйвер відрізняється від блока живлення?

Обидва пристрої призначені для живлення електронних приладів, які не можна підключати безпосередньо до мережі змінного струму 220 V. Стандартний блок живлення створює на виході стабілізовану напругу 12 V, яка не залежить від стрибків вхідної напруги та перепадів струму. Драйверами називають специфічні джерела живлення, які стабілізують на виході струм та застосовуються тільки для світлодіодів. Блоки живлення використовують також для діодної світлотехніки. Вони бувають трансформаторними та імпульсними. Перші прості, недорогі, але дуже багато важать і відрізняються невеликим ККД. Другі в кілька разів менші і легші, проте не менш чутливі до перевантажень і на холостому ході так само часто виходять з ладу.

Які переваги світлодіодних драйверів із високим ККД?

По-перше, вони максимально економлять електроенергію, витрачаючи не більше 10% живлення під час роботи. По-друге, у 2-3 рази довше служать, оскільки низькі втрати потужності сприяють зниженню температури під час роботи приладу. Відсутність перегріву позитивно впливає на стан компонентів приладу.

Як розраховувати потужність джерел живлення?

Для блоку живлення цей показник не повинен перевищувати загальну суму світильників, що підключаються до нього. І до неї потрібно додати 20-30 % для запасу. Драйвер же повинен відповідати не тільки потужності світлодіодів, що підключаються, але і струмам, тому підбирати його бажано з фахівцем. Неправильний вибір стабілізатора струму може призвести до того, що світлодіодний світильник згорить або занадто тьмяно світитиме.

Що таке драйвер із функцією димування?

Це стабілізатор струму, який допомагає керувати інтенсивністю світла, яке виробляється світлодіодною лампою. Драйвери з функцією ШИМ-димування підтримують керування яскравістю світла від 0 до 100%. Аналогові прилади змінюють струм на світлодіоді пропорційно змінам напруги, що управляє. Вони забезпечують зниження інтенсивності освітлення щонайменше до 10 %.

Драйвер – важлива деталь пристрою світлодіодного світильника. Від нього багато в чому залежить термін служби та якість освітлення, створюваного напівпровідниковими освітлювальними приладами. Якщо виробник не заощадив на цьому пристрої, його продукція коштує дорожче. Але служить довше та працює краще.

У чому відмінність блоку живлення від драйвера для світлодіодів: теорія та практика, все що потрібно знати

Примітка автора: «У мережі є досить велика кількість інформації про живлення світлодіодної продукції, але коли я готував матеріал для цієї статті, знайшов велику кількість абсурдної інформації на сайтах з видачі пошукових систем. При цьому спостерігається або повна відсутність, або неправильне сприйняття базових теоретичних відомостей та понять.

Світлодіоди - найефективніший на сьогоднішній день з усіх поширених джерел світла. За ефективністю криються і проблеми, наприклад, висока вимога до стабільності струму, який їх живить, погана переносимість складних теплових режимів роботи (при підвищеній температурі). Звідси виходить завдання вирішення цих проблем. Давайте розберемося, чим відрізняються поняття блок живлення та драйвер. Для початку заглибимося в теорію.

Зміст статті

Джерело струму та джерело напруги

Блок живлення — це узагальнена назви частини електронного пристрою чи іншого електрообладнання, що здійснюють подачу та регулювання електроенергії для живлення цього обладнання. Може бути як всередині пристрою, так і зовні, в окремому корпусі.

Драйвер - Узагальнена назва спеціалізованого джерела, комутатора або регулятора живлення для специфічного електроустаткування.

Розрізняють два основні типи джерел живлення:

Давайте розглянемо їх відмінності.

Джерело напруги - це таке і джерело живлення напруга на виході якого не змінюється при зміні вихідного струму.

У ідеального джерела напруги внутрішній опір дорівнює нулю, причому вихідний струм може бути нескінченно великим. Насправді ж справа інакша.

Будь-яке джерело напруги має внутрішній опір. У зв'язку з цим напруга може дещо відхилятися від номінального при підключенні потужного навантаження (потужна - малий опір, великий струм споживання), а вихідний струм обумовлюється його внутрішнім пристроєм.

Для реального джерела напруги аварійним режимом є режим короткого замикання.У такому режимі струм різко зростає, його обмежує лише внутрішній опір джерела живлення. Якщо джерело живлення немає захисту від КЗ, він вийде з ладу

Джерело струму — це джерело живлення, струм якого залишається заданим незалежно від опору підключеного навантаження.

Оскільки метою джерела струму є підтримка заданого рівня струму. Аварійним режимом роботи є режим холостого ходу.

Якщо пояснити причину простими словами, то справа така: припустимо, ви підключили до джерела струму з номінальним в 1 Ампер навантаження опором в 1 Ом, то напруга на його виході встановиться в 1 Вольт. Виділиться потужність 1 Вт.

Якщо збільшити опір навантаження, скажімо до 10 Ом, то струм так і буде 1А, а напруга вже встановиться на рівні 10В. Отже, виділиться 10Вт потужності. І навпаки, якщо знизити опір до 0.1 Ома, струм буде однаково 1А, а напруга стане 0.1В.

Холостим ходом називається стан, коли до висновків джерела живлення нічого не підключено. Тоді можна сказати, що на холостому ходу опір навантаження дуже великий (нескінченний). Напруга буде зростати доти, доки не потече струм силою 1А. На практиці, наприклад такої ситуації можна навести котушку запалювання автомобіля.

Напруга на електродах свічки запалювання, коли ланцюг живлення первинної обмотки котушки розмикається, зростає доти, поки його величина не досягне напруги пробою іскрового проміжку, після чого через іскру, що утворилася, протікає струм і розсіється енергія, накопичена в котушці.

Стан короткого замикання джерела струму не є аварійним режимом роботи.При короткому замиканні опір навантаження джерела живлення прагне нулю, тобто. воно нескінченно маленьке. Тоді напруга на виході джерела струму буде відповідним для протікання заданого струму, а потужність, що виділяється, мізерно мала.

Перейдемо до практики

Якщо говорити про сучасну номенклатуру або назви, які даються джерелам харчування більшою мірою маркетологами, а не інженерами, то блоком живлення прийнято називати джерело напруги.

• Зарядний пристрій для мобільного телефону (у них перетворення величин до досягнення необхідного зарядного струму та напруги здійснюється встановленими на платі зарядного пристрою перетворювачами).
• Блок живлення для ноутбука.
• Блок живлення для світлодіодної стрічки

Драйвером називають джерело струму. Основне його застосування в побуті - це харчування окремих світлодіодів та світлодіодних матриць і ті та інші звичайної високої потужності від 0.5 Вт.

Живлення світлодіодів

На початку статті було згадано, що світлодіод має дуже високі вимоги до живлення. Справа в тому, що світлодіод живиться струмом. Це з вольтамперной характеристикою всіх напівпровідникових діодів . Подивіться на неї.

На малюнку ВАХ діодів різних кольорів:

Така форма гілки (близька до параболи) обумовлена ​​характеристиками напівпровідників і домішок, які в них внесені, а також особливостей pn-переходу. Струм, коли напруга, прикладена до діода менше порогового майже, не росте, вірніше його зростання мізерно малий. Коли напруга на висновках діода досягає порогового рівня, через діод різко починає зростати струм.

Якщо струм через резистор росте лінійно і залежить від його опору та прикладеної напруги, то зростання струму через діод не підпорядковується такому закону.І зі збільшенням напруги на 1% струм може зрости на 100% і більше.

Плюс до цього: у металів опір збільшується при зростанні його температури, а у напівпровідників навпаки – опір падає, а струм починає зростати.

Щоб дізнатися причини цього докладніше потрібно заглибитися в курс "Фізичні основи електроніки" і дізнатися про типи носіїв зарядів, ширину забороненої зони та інші цікаві речі, але робити цього ми не будемо, ці питання ми розглядали в статті про біполярні транзистори.

У технічних характеристиках порогова напруга позначається як падіння напруги в прямому зміщенні, для світлодіодів білого світіння зазвичай близько 3 вольт.

З першого погляду може здатися, що достатньо на етапі проектування та виробництва світильника достатньо подобати струмообмежуючі резистори і виставити стабільну напругу на виході блоку живлення і все буде добре. На світлодіодних стрічках так і роблять, але їх живлять від стабілізованих джерел живлення, до того ж потужність застосовуваних у стрічках світлодіодах часто мала, десяті і соті частки Ватт.

*(якщо не вести мову про стрічки та смуги зі світлодіодами 5730 докладніше про типи SMD світлодіоди дивіться статтю — Види, характеристика та маркування SMD-світлодіодів)

Потужні світлодіоди, які рекомендується живити драйверами, гріються досить сильно. Наприклад, світлодіод потужністю 1Вт нагрівається до температури вище за 50 градусів за кілька 5-15 секунд роботи без радіатора.

Якщо такий світлодіод живиться від драйвера зі стабільним вихідним струмом, то при нагріванні світлодіода струм через нього не зросте, а залишиться незмінним, а напруга на його висновках для цього трохи знизиться.

А якщо від блоку живлення (джерела напруги), після нагрівання струм збільшиться, від чого нагрівання буде ще сильнішим.

Є ще один фактор – характеристики всіх світлодіодів (як та інших елементів) завжди відрізняються.

Блок живлення у розібраному вигляді

Вибір драйвера: характеристики, підключення

Для правильного вибору драйвера потрібно ознайомитись з його технічними характеристиками, основні це:

• Номінальний вихідний струм;
• Максимальна потужність;
• Мінімальна потужність. Не завжди вказується. Справа в тому, деякі драйвера не запустяться якщо до них підключено навантаження менше певної потужності.

Часто в магазинах замість потужності вказують:

• Номінальний вихідний струм;
• Діапазон вихідних напруг у вигляді (хв.)…(макс.), наприклад 3-15В.
• Кількість світлодіодів, що підключаються, залежить від діапазону напруг, пишеться у вигляді (хв) ... (макс), наприклад 1-3 світлодіодів.

Так як струм через всі елементи однаковий при послідовному підключенні, тому до драйвера світлодіоди послідовно підключаються.

Паралельно світлодіоди небажано (скоріше не можна) підключати до драйвера, тому що падіння напруги на світлодіодах можуть трохи відрізнятися і один буде перевантажений, а другий навпаки працювати в режимі нижче номінального.

Підключати більше світлодіодів, ніж визначено конструкцією драйвера, не рекомендується. Справа в тому, що будь-яке джерело живлення має певну максимально допустиму потужність, яку не можна перевищувати. А при кожному підключеному світлодіоді до джерела стабілізованого струму напруга на його виходах зростатиме приблизно на 3В (якщо білий світлодіод), а потужність дорівнюватиме як зазвичай добутку струму на напругу.

Виходячи з цього, зробимо висновки, щоб купити правильний драйвер для світлодіодів, потрібно визначитися зі струмом, який споживають світлодіоди та напругою, що на них падає, і за параметрами підібрати драйвер.

Наприклад, цей драйвер підтримує підключення до 12 потужних світлодіодів на 1Вт, зі струмом споживання в 0.4А.

Ось такий видає струм 1.5А і напруга від 20 до 39В, значить до нього можна підключити, наприклад світлодіод на 1.5а, 32-36В і потужністю 50Вт.

Висновок

Драйвер – це один із типів блоку живлення, розрахований на забезпечення світлодіодів заданим струмом. У принципі однаково як називають це джерело харчування. Блоками живлення називаються джерела живлення для світлодіодних стрічок на 12 або 24 Вольта, вони можуть видавати будь-який струм нижче максимального. Знаючи правильні назви, ви навряд чи помилитеся при придбанні товару в магазинах, і вам не доведеться його міняти.

Інші корисні матеріали про сучасне світлодіодне освітлення:

Інформація, опублікована на даному веб-сайті, представлена ​​виключно з метою ознайомлення, за застосування цієї інформації адміністрація сайту відповідальності не несе.