Mpk-prometey.ru

МПК Прометей
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Простой драйвер постоянного тока на LM317 и PT4115 для подключения мощных светодиодов

Простой драйвер постоянного тока на LM317 и PT4115 для подключения мощных светодиодов

Чтобы правильно подключить светодиоды и обеспечить им долгую и продуктивную работу требуется источник стабильного тока или, как его называют, драйвер для светодиодов. Как выбрать готовый или собрать самому простой драйвер для подключения светодиодов – в этой статье.

Основной параметр при подключении светодиодов – это не напряжение, а именно величина тока, протекающего через него. Известно не мало случаев, когда после включения светодиодов, особенно “китайских”, ток через них медленно продолжает увеличиваться (по мере нагрева) и через некоторое время может достигать значений, серьезно превышающих номинальные. Все это приводит к перегреву кристалла, скорой деградации, морганию в предсмертной конвульсии и неминуемого выхода из строя.

Для обеспечения одинакового тока, светодиоды к стабилизатору тока подключаются последовательными группами.

Линейный драйвер на LM317

Описание и Характеристики

По-сути, LM317 представляет собой стабилизатор напряжения, который можно включить и как стабилизатор тока. Схема драйвера на этой микросхеме проста, как угол дома: вам потребуется сама микросхема и… один опорный резистор – и все! Все детали можно спаять навесным монтажом, прикрутив микросхему прямо к радиатору. Благодаря простоте и доступности при стоимости микросхемы около 0,2 у.е., эта микросхема многие годы пользуется огромной популярностью среди радиолюбителей. Один из аналогов микросхемы – популярная отечественная «КРЕН-ка» КР142ЕН12.

В зависимости от исполнения LM317 может иметь добавочный индекс, характеризующий корпус микросхемы. Наиболее распространенный варинат – LM317T в корпусе TO-220 под винт для крепления непосредственно к радиатору охлаждения. LM317D2T в корпусе D 2 PAK рассчитана для монтажа на плате при небольшой мощности нагрузки.

Принцип регулирования напряжения/тока линейного стабилизатора состоит в том, что стабилизатор изменяет сопротивление p-n перехода выходного мощного транзистора (по сути, последовательного резистора в цепи) и тем самым адаптивно отсекает “лишнее” напряжение или гасит на себе “лишний” ток. Благодаря этому к питающему напряжению не домешиваются какие-либо высокочастотные помехи, поскольку их нет в принципе. Однако, у линейных стабилизаторов есть и серьезный недостаток. Как известно, при прохождении тока через любой резистор, на нем рассеивается мощность в виде тепла. Поэтому у линейного стабилизатора на LM317 склонность к сильному нагреву и, как следствие, достаточно низкий КПД.

Макс. выходной ток, А1,5
Напряжение питания, В4,2 … 40
Напряжение на выходе, В1,2 … 37
Температура, °C0…125

Схемы и примеры включения

Схема подключения LM317 для стабилизатора тока предельна проста – просто подключить опорный резистор заданного номинала между ножками выхода и регуляторным входом. Значения сопротивления и мощности опорного резистора можно расчитать по упрощеной формуле:

R = 1,25 / Iout P = 1,25 ⋅ Iout

Полученные значения округляем до ближайшего значения номиналов сопротивления и до ближайшего бо́льшего значения мощности, например для подключения полуваттных SMD 5730 получаем резистор на 8,2 Ом, мощностью 0,25 Вт, а для светодиодов на 1 Вт (300 мА), соответственно – 4,3 Ом и 0,5 Вт. Может оказаться, что резисторов требуемого номинала нет в наличии, тогда можно скомбинировать составной резистор из нескольких одинаковых, соединив из параллельно. В таком случае суммарное сопротивление такого составного резистора будет равно сопротивлению каждого резистора поделенного на их кол-во, а мощность будет равно мощности каждого резистора помноженного на их кол-во. Для простоты расчетов в Сети есть достаточно много он-лайн калькуляторов, например, такой.

Для работы стабилизатора тока на LM317 происходит падение напряжения не менее 3 В – это надо учитывать при подборе входного напряжения и количества последовательно соединенных светодиодов. Например, рабочее напряжение для SMD 5730 – 3,3…3,4 В. Следовательно, если подключать по 3 светодиода в группе, то входное напряжение должно быть от 13 В (рабочее напряжение исправной бортовой сети автомобиля – 14 В).

При всей свое простоте линейный стабилизатор тока на LM317 отличается низким КПД и потребностью в дополнительным охлаждением.

Импульсный драйвер на PT4115

Описание и Характеристики

Стабилизатор тока на базе PT4115 относится к “ключевым” или импульсным устройствам, т.е. регулировка величины тока через подключенную нагрузку осуществляется не за счет ограничения тока на полупроводниках, как это делается в линейных стабилизаторах LM317, а благодаря высокочастотному открытию/закрытию выходного ключа.

В импульносном стабилизаторе PT4115 постоянный ток преобразуется в импульсный с высокой частотой, а затем снова сглаживается до постоянного. Вот как раз, в момент формирования импульсов, и происходит регулировка величины тока за счет уменьшения или увеличения длительности самого импульса или пауз между ними (скважности). Поскольку импульсный регулятор ничего не ограничивает, а просто замыкает/размыкает цепь, то падения мощности не происходит, а значит импульсный регулятор мало греется и имеет высокий КПД (до 97%!). Поэтому, импульсный драйвер может иметь очень маленькие размеры и не требует громоздкого охлаждения.

Для работы стабилизатора тока на PT4115 требуется минимум деталей. Кроме того, PT4115 может работать как диммер: для этого подается на специальный вход постоянное напряжение в диапазоне 0,3…2,5 В или сигнал ШИМ.

Макс. выходной ток, А1,2
Напряжение питания, В6 … 30
Напряжение на выходе, В1,2 … 37
Температура, °C-40 … +80

Схемы и примеры включения

Схема источника стабильного тока с использованием PT4115 стандартна и использует минимум обвязки. Кроме самой микросхемы потребуется сглаживающий конденсатор, задающий низкоомный резистор (скорее всего составной), диод Шоттки да катушка индуктивности (дроссель). При подключении к источнику переменного напряжения потребуется еще диодный мост. Все детали достаточно миниатюрны и позволяю собрать плату размером с пять копеек.

Для нормальной работы стабилизатора наличие конденсатора (лучше танталовый) в цепи питания обязательно, иначе при включении микросхема неминуемо выйдет из строя. Конденсатор не просто сглаживает пульсации питания, его основная задача – компенсация тока самоиндукции, возникающего в дросселе при закрытии ключа. Без конденсатора ток самоиндукции через диод Шоттки вызовет пробой микросхемы.

Параметры опорного резистора рассчитываем по упрощенной формуле:

R = 0,1 / Iout

Для одноваттных светодиодов (300мА) получаем резистор на 0,33 Ом. Для получения такого резистора можно “бутербродом” спаять параллельно 3 SMD резистора на 1 Ом.

Идуктивность дросселя определяется в зависимочсти от тока нагрузки по таблице:

Ток нагрузкиИндуктивность, мкГн
Iout > 1A27 … 47
0.8A < Iout ≤ 1A33 … 82
0.4A < Iout ≤ 0.8A47 … 100
Iout ≥ 0.4A68 … 220

При питании схемы от источника постоянного напряжения достаточно одного входного конденсатора ёмкостью не менее 4,7 мкФ. При подключении к переменному напряжению через выпрямительный диодный мост необходим танталовый конденсатор емкостью не менее 100мкФ. Конденсатор и катушку индуктивности необходимо подключать как можно ближе к микросхеме.

Светлый угол — светодиоды

Здравствуйте, уважаемые гуру светодиодов.
В светодиодах я нуб. Не полный, но продвинутый нуб, если можно так сказать.
Когда дело касается обычных светодиодов — здесь всё более-менее понятно.
Однако, сейчас возникла несколько нетривиальная (для меня) задача — изготовить ИК светильник (читай многодиодный фонарик) для видеосъёмки в тёмное время суток или в тёмных помещениях.
Вкратце объясню суть дела, чтобы было более понятно.
Играю в страйкбольно-ролевые игры по мотивам вселенной S.T.A.L.K.E.R. и снимаю на играх видео. Потом из этого получается сериал, который выкладывается на канале в ютубе.
Как показала практика, очень не хватает ночных съёмок. Игры, как правило, идут двое суток в режиме нон-стоп. Начинаются в пятницу и заканчиваются в воскресенье днём.
Поскольку все мои камеры ничего не видят, как только становится темно, я просто тупо иду в жилой лагерь и ложусь спать. Однако, игра продолжается и ночью происходит не менее интересная "движуха" в "Зоне", чем днём. Я решил исправить этот недостаток и купил камеру специально для ночных съёмок. Собственно, обычная маленькая экшн-камера от Панасоник, но единственная в мире, которая не имеет в своей оптической системе ИК фильтра. Фильтры идут в комплекте в виде накручивающегося на объектив светофильтра. Один из них для дневной съёмки (собственно сам ИК фильтр) и обычное прозрачное стекло для ночной съёмки с ИК подсветкой. Можно, конечно, взять любую экшн-камеру, скрутить объектив и выломать ИК фильтр, но тогда камера не будет пригодна для дневных съёмок. Что ограничивает её применение.

Чтобы не "палить контору" на играх, в качестве осветительных приборов были выбраны светодиоды с длиной волны более 900 нМ.
Конкретно 940 нМ. В этом диапазоне, свет от диода не виден не вооружённым взглядом. Думал сначала купить готовые фонарики от Pulsar. У них есть фонари на 915 и 940 нМ.
Но решил, что мне такие не нужны. Дело не в дороговизне, а в том, что они светят далеко и узким лучом. Грубо говоря, на 300 метров, в камере с широким углом съёмки (120 градусов) удалённый объект будет настолько мелким, что разглядеть его сложно. Даже днём, даже с более продвинутой камеры (например, GoPro 4 BE).
Мне нужна подсветка, которая светит широким углом и в ближних зонах (не далее 20 метров).
Один из подписчиков паблика в ВК подкинул вот такую инфу, о сборе средств на кикстартере на налобный широкоугольный фонарь (осветитель).
В общем, идея валялась на поверхности — светодиодная лента.)))
Изображение

Но мне идея понравилась и я подумал, что по такому же принципу можно сделать налобный 5 диодный ИК фонарь для съёмок.
Купил на радиорынке Митинском пять ИК диодов и платы к ним (звёзды). И одну линзу на 80 градусов (120 градусных не было в продаже, к сожалению) для экспериментов.
Немного потестив понял, как делать так, чтобы равномерно распределить оптические системы, которые могли бы равномерно засвечивать и ближние зоны и более отдалённые (до 20 метров).
Просто разместить линзы с разными углами в определённом алгоритме.

К чему этот спич (прошу прощения, если кому-то он показался бесполезным).
Теперь нужно решить проблему питания диодов. Условия — полевые, погода может быть любой.
Продавцы на радиорынке сказали, что диоды у них 3W. В пакетике с диодами лежала бумажка с вот такими параметрами:
938-942 нМ
13-17 mW
VF: 1.45-1.67 v
700mA
Ни производителя, ни чего другого нет. Я загугли и попытался найти подобные диоды, чтобы уточнить параметры.
С такими параметрами диодов нет. Но есть 940 нМ и с напряжением питания 1.4-1.7v и, да, есть 3W с током питания 700мАч.
По приезду домой, я припаял один диод к плате и подключил его к обычной алкалиновой батарейке 1.5в. Диод работает.
Светит прилично. Видимо продавцы не обманули и похоже на 3W. Я попробовал поснимать с подсветкой одним диодом в полной темноте и результаты меня полностью удовлетворили.
Без линзы не плохо светит метра на 3 широким углом. Если подключить 5 диодов, будет очень хорошо. Во время тестовых съёмок, диод работал от батарейки примерно минут 20.
За это время не нагрелся вообще, а если и нагрелся, то не значительно (здесь я не совсем понял, ибо держал плату с диодом в рука — в пальцах и, возможно, алюминиевая плата тупо нагрелась от тела).

Я понимаю, что диодам нужен стабилизированный ток и желательно использовать драйвер. Но я пока не определился, от чего запитывать диоды.
Склоняюсь к аккумуляторам 18650. У меня их штук 12 есть (использую их в 3-осевом электронном стабилизаторе для видеокамеры).
Я примерно подсчитал, что если включить последовательно два акб 18650, то в номинале они будут давать 7,4 вольт/5 диодов = 1,48в. То есть в нижнем пределе диапазона питания диода.
Однако и яркость диода будет наименьшая. Здесь возник вопрос, а нужен ли драйвер, если питаешь диоды от аккумулятора? Ведь по-сути, диод берёт от аккумулятора столько питания (по току), сколько ему нужно?
Понимаю, что можно просадить 18650 до состояния "не стояния" и тупо испортить (у меня почти все 18650 без защиты). Но дело не в этом.

Что мне не понятно в драйверах. Например, есть драйверы на те же 700мА (у продавцов есть такие, я как-то давно покупал для другого дела),
на таком драйвере написано, что входное напряжение 12В (есть драйверы с питанием 5-12В). Но ведь это драйверы стабилизации по току, но не по напряжению.
Если я подам на драйвер те же 7.4 вольта от двух последовательно соединённых 18650, то на выходе получу те же 7,4 вольта? А если подам 12 вольт, то на выходе будет те же 12В?
Например, чтобы увеличить напряжение питания светодиода до 1.6в/700мА — 1.6 х 5 = 8в. Для питания подключаем три 18650 последовательно и получаем 11.1 вольт.
Чтобы уменьшить напряжение, мне придётся после (или до) драйвера ставить гасящий резистор? Или, предположим, стабилизатор по напряжению на той же LM317.
То есть придётся городить огород из двух стабилизаторов (по току и по напряжению)?

Подскажите, как лучше (и проще всего) запитать все 5 диодов? В какую сторону бежать.
Заранее спасибо!

Re: Питание ИК светодиодов.

Invisible_Light » 31 май 2016, 00:24

Вам нужно изучить азы по светодиодам и драйверам!!
Светодиод имеет падение напряжения при такой-то величине тока (смотрите даташит на ваши диоды, график : прямой ток/прямое напряжение) и изменением входного напряжения — падение напряжения светодиода не регулируется. Можно только изменить ток при отсутствии драйвера или при недостаточном запасе напряжения на входе драйвера.
Драйвер — стабилизированный источник тока (из-за этого и питают светодиоды от драйверов).
Выходной ток у драйвера почти не меняется, если достаточен запас выходного тока и выходного напряжения источника питания драйвера.
Драйверы по входному напряжению относительно входного бывают трёх видов : понижающий, повышающий и понижающие/повышающий. Последний — малораспространён.
Понижающие драйверы могут быть линейными и импульсными (ШИМ). У линейных ток на входе и на выходе одинаковый. Импульсные могут быть с дросселем и без. С дросселем — запасают энергию и имеют выходной ток больше входного (мощность на входе минус потери (КПД драйвера) = мощность на выходе). КПД в пределах 60%-95%.
Чем больше перепад напряжения на входе и выходе такого понижающего ШИМ драйвера, тем больше "выигрыш" по выходному току.
Напряжение питания драйверов указывают в некоторых пределах, но не при любом напряжении — выходной ток будет равен указанному. Вблизи равенства Uвхода и Uвыхода драйвер работает неустойчиво. Иногда даже специально указывают необходимую разность перепада напряжения, меньше которой работа недопустима.
Повышающие драйверы на входе потребляют ток больше выходного и чем выше перепад — больше разность токов.
Перекачивается мощность с потерями.

У аккумуляторов одна из важных величин — ёмкость в ампер*часах (вообще-то, ватт*часы). Чтобы аккумулятор дольше питал нагрузку, надо уменьшить потребляемый ток (соединить больше банок последовательно). Или увеличить ёмкость А*ч. Для увеличения ампер*часов надо соединять банки в параллель.
То и другое — увеличивает W*h.
Напряжение на аккумуляторе под нагрузкой нелинейно уменьшается, поэтому желательно питать светодиоды не напрямую, а через драйвер, поддерживающий выходной ток в определённом диапазоне входного питающего напряжения.
Батарею литиевых аккумуляторов желательно заряжать от зарядного устройства с балансировкой напряжения/ёмкости (побаночно). Например http://ru.aliexpress.com/item/Free-ship . 778a38b226 .
При разряде нужен контроль напряжения побаночно http://ru.aliexpress.com/item/2-in1-RC- . .55.rwqhQW .
Иначе, при последовательном соединении, отдельные банки могут просесть ниже "смертельного" уровня напряжения.
При последовательном соединении банок их ёмкость должна быть одинакова, что и достигается балансировкой.

Invisible_Light Scio me nihil scire
Scio me nihil scireСообщений: 6009 Зарегистрирован: 17 июн 2012, 01:53 Откуда: Киров Благодарил (а): 13 раз. Поблагодарили: 968 раз.

Re: Питание ИК светодиодов.

Sam01 » 31 май 2016, 04:53

2 Invisible_Light
Благодарю за краткий экскурс. Я, конечно, нуб, но не до такой степени.
Я всё знаю на счёт питающих токов, банок литиевый аккумов (18650 очень активно использую).
Зарядка для них у меня есть от Soshine, на две банки. Умная, умеющая заряжать Ni-MH, Ni-Cd, литиевые и даже LiFePo4.
Так же юзаю и LiFePo4 акки типоразмера 18650.

В случае обычных светодиодов видимого диапазона спектра, мне всё более-менее понятно.
Хотя иногда приходится отходить от канонов и использовать мощные диоды без драйверов.
Например, делал для игры. ммм. посох, в который вмонтировал самосборный светильник на 1W RGB диодах, из которых мне нужны были только два кристалла: синий и зелёный.
Красный не задействовал. А отказаться от драйвера пришлось потому, что задача этих диодов не гореть, а медленно пульсировать в определённом ритме.
Драйвер не давал диодам гаснуть и загораться плавно. Поэтому в системе остался только RGB контроллер.
Изображение
Вот здесь видео, как это работает: https://www.youtube.com/watch?v=_K6bcqCgNjQ

Диоды были запаяны на платы, типа звезда, далее темоклеем приклеены к вырезанной алюминиевой пластине и снова через термоклей и шурупы прикручены к радиатору.
Изображение

Вместе с аудиоколонкой и модернизированным повер-банком для 18650 аккумуляторов всё было впихнуто в минимальное пространство.
Получился вот такой вот "фонарик".
Изображение
Изображение

В финале всё выглядит вот так.
Изображение

Но речь не об этом. Рассказывать и показывать свои работы со светдиодами я могу долго и много. Среди них есть очень сложные по реализации проекты.
Например, цветомузыкальные светодиодные подсветки электронной скрипки и прочее.

А вот с IR диодами я столкнулся впервые. Согласен, разница между IR и обычными диодами — только в длине волны.
Но есть определённые условия и эксплуатации, и возможность быстрой смены батарей и другие. Поэтому попросил помощи.
Вопрос, собственно, у меня наверное один: можно ли запитать указанные светодиоды от двух(трёх) аккумуляторов 18650 без драйверов?
Объясню некоторые условия. Дело в том, что ШИМ контроллер отрицательно влияет на скорость затвора камеры. Тупо — зачастую, ШИМ даёт мерцание картинки видео.
Я с этим столкнулся, когда делал себе мощные линейные постоянные светильники для съёмок видео. Думал, буду их регулировать (по яркости) через диммеры.
Схема работала ровно до того момента, пока я не собрался уменьшить реостатом яркость ленты. На 80% появилось мерцание — flicker effect. После изучения вопроса, понял, что нужна другая система диммирования на основе 0-10В. Но пока руки не дошли. Так вот, не хотелось бы повторить печальный опыт использования ШИМ контроллеров (в видеосъёмке), чтобы не испортить запись, которую не смогу потом переснять.
Хотя, я снимал DSLR, а там возможно было поставить максимум 30 кадров/с. Возможно, что с экшн-камерами, снимающими в 60к/с такого не будет наблюдаться. Нужно, кстати, потестить свои светильники с ГоПро.

Разумеется, я думал соединить 2 банки 18650 последовательно, чтобы получить нужное напряжение. Больше двух банок можно поставить, но таскать это на голове будет сложней.
Вроде бы нагрузка не большая, но голова быстро устаёт, когда бегаешь с нагрузкой (на съёмках страйкбольных игр, у меня на голове шлем, на котором закреплён смартфон в качестве видоискателя, противовес (350 гр) и ещё рекордер сверху. Суммарная нагрузка на голову — более килограмма (где-то 1.3 кило). Всё вместе давит на голову так, что уже после 4-5 часов бегания в такой экипировке — голова сильно болит (не головная боль, а просто вес давит).
Изображение

Хотелось бы не очень тяжёлую систему в которой можно быстро поменять батареи.)
Или всё-таки драйвер? Тогда мне нужен понижающий драйвер, если я использую, например, три акб 18650 с общим напряжением 11.1в (номинальных).
Какой мне нужен драйвер, чтобы он правильно питал пять 3-ваттных диода с током 700мА? Если не трудно — киньте ссылку на готовое решение.
Конечно, могу спаять что-то не слишком сложное сам. Кроме трансформаторных схем (жутко не люблю трансформаторы).)

Подключение светодиодов

Подключение светодиодов дело несложное, достаточно помнить школьный курс физики и соблюдать некоторые правила.

На этой страничке мы кратко изложим, как правильно подключить светодиод, чтоб он не сгорел и светил Вам долго.

Надо помнить, что главный параметр у светодиода — ток(I), а не напряжение (V), т.е. светодиод надо запитывать стабилизированным током, величина которого указывается производителем на конкретный тип светодиодов.

Ток на светодиоды можно ограничить резистором, а можно подключить к драйверу светодиодов (стабилизатору тока). Подключение светодиодов через драйвер является предпочтительным, так как драйвер обеспечивает стабильный ток на светодиоде независимо от изменения напряжения на его входе.

Подключение светодиода к драйверу (стабильному источнику тока) следует производить так: сначала подключаем светодиод к драйверу, потом подаём напряжение на драйвер.

  • Последовательное — Минус светодиода соединяется с плюсом следующего и т.д. до набора требуемого количества. При последовательном подключении светодиодов падение напряжения на светодиоде, указанное производителем, умножается на количество светодиодов в цепочке. Например, у нас 3 светодиода с номинальным током 350 mA. и падением напряжения 3.0 вольта, 3.0х3=9 вольт, т.е. нам будет нужен стабализированный источик тока 350 mA. 10-12 вольт.
  • Параллельное — Плюс соединяется с плюсом, минус с минусом. При параллельном соединении суммируется ток, падение напряжения остаётся неизменным, т.е., если у Вас 3 светодиода с характеристиками: 350 mA. 3.0 V., то 0.35+0.35+0.35=1.05 А. Вам нужен источник тока с параметрами 3-5 V. 1.05 А.
  • Последовательно-параллельное — При таком подключении несколько последовательных цепочек соединяются параллельно. Следует учитывать, что кол-во светодиодов в цепочках должно быть равным. Источник тока подбирается исходя из падения напряжения на одной цепочке и произведению тока на кол-во цепочек. Т.е. 3 последовательные цепочки с параметрами 12 V 350 A. подключаем параллельно, напряжение остаётся 12 V, ток 0.35х3=1.05 А., значит, нам нужен источник с параметрами 12-15 вольт и током 1050 mA.

Подключение через резистор (сопротивление) .

Закон Ома: U= R*I, отсюда R = U/I , где R — сопротивление — измеряется в Омах , U — напряжение- измеряется в вольтах (В) , I — ток- измеряется в амперах (А). ПРИМЕР: Источник питания Vs = 12 в , светодиод — 2,0 в , 20 мА , найти R. Преобразуем миллиамперы в амперы: 20мА = 0.02 А . Теперь посчитаем R , R = 10/0.02 R = 500 Om. Так как на сопротивлении у нас рассеивается 10 вольт ( 12 — 2.0 ), необходимо посчитать мощность сопротивления (чтоб оно не сгорело) Р = U *I, считаем: P = 10*0.02A = 0.2Bт . R = 500 Om , 0.2Bт. Последовательное соединение светодиодов:

При последовательном подключении порядок расчета тот же, только нужно учесть, что падение напряжения на резисторе будет меньше, т.е. от источника питания (Vs) надо отнять суммарное падение напряжения на светодиодах (VL): VL = 3*2 =6В (источник у нас 12В значит 12 — 6 = 6В), подставляем R = 6/0,02 = 300 Ом. Считаем мощность Р = 6*0.02 = 0.12вт. Берём резистор 300 Ом 0.125 вт.

Стабилизатор тока на LM 317.

R! ОмIвых.мА
6818
10120
3.9320
1.8700
1.31000

В таблице даны значения сопротивления (R1) и выходного тока (Iвых), данную схему можно считать простейшим светодиодным драйвером. Следует учитывать, что при токе больше 350 мА микросхему следует ставить на радиатор. К достоинствам данной схемы можно отнести малое количество деталей и простоту изготовления. Недостаток: низкий КПД.

Драйвер светодиода — источник стабилизированного тока для питания светодиода (светодиодов).

Существует много разновидостей драйверов для светодиодов, что значительно упрощает разработку светотехнических приборов на основе светодиодов для тех или иных условий эксплуатации. Например: AC — DC драйвер работает от переменного входного напряжения. Бывает со входом, рассчитанным на 85 — 280 вольт и 12 — 24 вольта, может иметь в схеме корректор коэффициента мощности (ККМ), фильтры радиопомех, всевозможные защиты, повышающие надёжность и безопасность эксплуатации драйвера, и наличие или отсутствие гальванической развязки выхода и питающей сети. Так как в этих драйверах применяется импульсная схема преобразования входного напряжения, эти драйверы имеют высокий КПД.

При работе с драйвером, не имеющим гальванической развязки по питанию, для избежания поражения электрическим током, следует быть особенно внимательным.

DC — DC драйвер — работающий от постоянного входного напряжения. Бывают понижающие (buck) и повышающие (boost)

Подключение светодиода (светодиодов) к драйверу. Возьмём драйвер MR16 3x1W, выходной ток 300 мА. Этот драйвер относится к понижающим, может работать как от переменного напряжения величиной 12 вольт, так и от постоянного. Драйвер позволяет подключить 3 одноваттных светодиода, соединённых последовательно.

Однако, к нему можно подключить и 6 полуваттных диодов, например (SMD5730). В этом случае светодиоды подключаются последовательно — параллельно. Так как у этих светодиодов максимальный ток 150 мА., а падение напряжения 3-3.2 вольта, то у нас получится две цепочки диодов, соединённых параллельно, а в каждой цепочке по три светодиода соединены последовательно.

Также можно подключать и более маломощные светодиоды, только параллельных цепочек в этом случае будет больше. Этот драйвер хорошо подходит для подключения светодиодов в автомобиле.

Комбинированное (последовательно-параллельное) подключение применяется, в основном, когда есть необходимость в подключении большого количества светодиодов к источнику тока с низким выходным напряжением. Возьмём, к примеру, мощную светодиодную матрицу 50 ватт, она содержит в себе 50 одноваттных кристаллов. Схема включения кристаллов в такой матрице: 5 параллельных групп по 10 кристаллов в каждой группе, соединённых последовательно. При данном включении кристаллов напряжение питания такой матрицы составляет 32-36 вольт, или светодиодную линейку. На этой линейке две последовательные группы полуваттных светодиодов, по девять светодиодов в каждой группе, подключены параллельно. Благодаря такому монтажу появилась возможность запитать линейку от драйвера 10 ватт. Вот ещё пример: в наличии имеем девять одноваттных светодиодов и драйвер R1. Параметры светодиодов: падение напряжения — 3.2-3.4 вольта, ток 350 мА., параметры драйвера: входное напряжение — 12-14 вольт, напряжение на выходе 10-11 вольт, ток 1000 мА. Подключаем три светодиода последовательно и получаем падение напряжения на цепочке 9.6-10.2 вольт. Делаем ещё две таких цепочки и все три соединяем параллельно, получаем общий ток, необходимый для работы нашей группы светодиодов — 1050 мА., что вполне соответствует выходным параметрам имеющегося у нас драйвера. Таким образом, при комбинировании подключения светодиодов появляется возможность подключить их к источнику тока, который Вам наиболее доступен.

ПОДКЛЮЧЕНИЕ СВЕТОДИОДОВ К 220 В

При самостоятельном конструировании радиоэлектронной аппаратуры часто встает вопрос о индикации питания. Лампы накаливания никто уже не ставит, неонки получили распространение только в подсветках выключателей , поэтому современным и надежным элементом индикации является светодиод. Ведь даже в выключатели неоновые лампочки уже часто не подходят, так как многие имеют диодные осветительные лампы, которые начинают мерцать при подключении через такие выключатели света. В данной статье будет рассмотрено несколько схем подключения светодиода к 220 вольтам сети.

Схемы простейшего подключения светодиодов к 220В

Обе схемы работают одинаково — ограничивают ток и гасят обратную полуволну переменного напряжения. Многие светодиоды не любят высокое обратное напряжение, которое и блокирует диод. Он должен быть типа IN4004 — на напряжение более 300 вольт. Если нужно включить сразу несколько (2-10) светодиодов, то соединяем их последоватедовательно.

Схема подключения светодиода к 220В через конденсатор

Схема подключения светодиода к 220В через конденсатор

Тут лишнее напряжение гасим не резистором, а на ёмкости, потом идёт стабилитрон и ограничительный резистор. Ёмкость выбираем исходя из тока светодиодов. Примерное соотношение ёмкость/ток — 0,1 мкФ на 6 мА. Мощность резистора для импортных LED элементов с малым током потребления, может быть минимальной — подойдет 0.25 Вт. Конденсатор лучше подобрать с запасом по напряжению, то есть не менее 300 вольт. Стабилитрон должен быть немного больше напряжения питания светодиода, например на 5 вольт — это КС156А или аналогичные импортные.

Принцип работы в том, что при подаче напряжения 220В начинает заряжаться конденсатор С1, при этом с одной стороны он заряжается напрямую, а со второй через стабилитрон. При увеличении напряжения на конденсаторе стабилитрон увеличивает свое сопротивление, ограничивая напряжения зарядки для конденсатора своим рабочим стабилизирующим напряжением. Эта схема оправдана только при питании светодиодов с большим рабочим током — от 20 мА и выше.

Схема мигающего светодиода на 220В

Схема мигающего светодиода на 220В

А эта схема позволяет не просто светиться светодиоду, а мигать, что гораздо информативнее и красивее. Причём LED индикатор сюда ставим самый обычный — не мигающий. Для этого надо всего 5 радиодеталей.

Сборка мигающего светодиода на 220В

Здесь напряжение сети 220 вольт через диод и резистор на 200-300 кОм заряжает электролитический конденсатор на 20 мкФ 100 В, а уже с него постоянное напряжение периодически открывает динистор DB3, заставляя вспыхивать светодиод. Частота вспышек будет определяться ёмкостью, а яркость — сопротивлением резистора.

Светодиодное освещение дома — от А до Я

Использование светодиодного освещения для всего дома

Светодиодные лампы для освещения дома в последнее время применяются все более широко. Главными аргументами в пользу этих осветительных устройств является их энергоэффективность и обещанная производителем долговечность.

В то же время вы наверняка слышали множество историй о том, как светодиодные лампы негативно влияют на зрение, на организм человека, да и вообще они не очень удобны в плане эксплуатации. Поэтому в нашей статье мы решили разобраться со всеми аспектами LED освещения и определить их главные достоинства и недостатки.

Основные параметры выбора светодиодных ламп

Для того чтобы разговаривать о деталях и правилах выбора светодиодной лампы, давайте сначала разберем как она устроена и каков принцип ее работы. Для этого нам придётся погрузиться немного в теорию, но мы постараемся все рассказать максимально доступным языком.

Отдельные светодиоды

  • Итак, еще в 1907 году исследователи заметили, что определенные пары металлов при протекании через них тока испускают свет. В дальнейшем эта технология развивалась и в 1962 году сотрудник компании General Electric разработал первый в мире светодиод. Суть данного устройства состоит в том, что при протекании тока через полупроводники носители зарядов рекомбинируют фотоны, которые и являются частицами света.

Светодиодная лампа — это определенное число отдельных светодиодов, подключённых по определённой схеме

  • Первоначально светодиоды были очень дорогими, но с развитием технологий и науки удалось добиться того, что цена таких устройств стала комфортной для их широкого распространения. В результате появились светодиодные лампы, которые по сути представляют собой набор светодиодов, расположенных на специальном радиаторе и имеющих специальную схему питания.
  • Исходя из этого качество светодиодной лампы зависит от типа и качества самих светодиодов, от схемы их расположения на радиаторе, от типа радиатора и от схемы питания. Все эти вопросы давайте и рассмотрим более детально.

Выбираем светодиоды

Данную главу мы обозначили как выбор светодиодов, но в реальности выбирать светодиоды в лампе вам некто не даст. Вы приобретаете лампу с уже установленными диодами. Но вот характеристики лампы, которые зависят от светодиодов вы выбрать можете.

Конструкция светодиода

  • И для начала давайте определимся с цветом светодиодной лампы. Он зависит от материала, из которого изготовлен сам светодиод. Например, изделия на основе фосфида и арсенида галлия излучают красный, желтый и желтый с зеленоватым оттенком цвета, голубой цвет дает такой материал, как карбид кремния. Но некоторые цвета, например, такие как белый, можно получить только за счет смешения других цветов.

Шкала цветовых температур света

  • Выбирая светодиодные лампы освещения для дома вы должны ориентироваться на так называемую цветовую температуру. Дабы получить теплый желтый цвет вам нужны лампы в районе 2700К, естественным белым принято считать цвет в районе 4000К, а холодным белым в районе 6000К. Цветовая температура каждой отдельной лампы обязательно указана на упаковке лампы.

Спектр светодиодной лампы

  • Но здесь есть один нюанс. Дело в том, что, выбирая светодиоды белого цвета вы можете сами себе навредить. Это связано с тем, что для получения белого цвета как мы уже говорили выше используется смешение цветов. Из-за этого у многих диодов имеется провал на диапазоне волны в 480нм.

Световой спектр различных ламп

  • Естественный свет в этом диапазоне попадая на сетчатку глаза дает ему команду прищуриться. Это позволяет защитить оболочку глаза от вредного синего цвета. Но в данном случае глаз не получает такой команды, а синий спектр присутствует в свете светодиодной лампы. При длительном воздействие — это может привести к повреждению оболочки глаза. Конечно, эта проблема известна, и многие именитые производители уже нашли пути ее решения, но у многих китайских производителей еще можно встретить такие лампы.
  • Следующим важным аспектом выбора светодиодной лампы является схема расположения самих светодиодов. Ведь в одной лампе их может быть от нескольких штук до сотни, а иногда и больше. Все зависит от требуемой световой отдачи.

Обычная светодиодная лампа

Светодиодная лампа типа «кукуруза»

Филаментная светодиодная лампа

Диодная лампа вместо люминесцентной

Выбираем радиатор

Теперь пришло время определиться с радиатором. Разобраться что это такое и зачем оно вообще нужно в обычной лампочке.

Конструкция светодиодной лампы

  • Основное назначение радиатора в светодиодной лампе — это отводить тепло. Дело в том, что светодиод при работе излучает большое количество тепла, и чем больший ток через него проходит, тем большее количество света он излучает и, соответственно, греется.
  • Теоретически это может привести к перегоранию лампы. Чтобы этого не происходило, и применяют радиаторы, которые увеличивают площадь теплообмена и позволяют диодам не достичь той температуры, при которой он перегорит.

На фото перегоревший светодиод в лампе

  • Чем меньше мощность диода и лампы, тем меньший радиатор ему нужен. Небольшие диоды в 1 – 2 Ватта вовсе могут обходится без них. И тут возникает дилемма использовать много маломощных светодиодов в одной лампе или несколько, но с большей мощностью.

Последовательная схема подключения светодиодов

  • Чтобы ответить на него следует вспомнить принцип подключения диодов – последовательный, либо при большом их количестве последовательно-параллельное. То есть каждый последующий диод питается от предыдущего. И в случае перегорания одного из них не будет работать вся лампа.

Последовательно-параллельная схема подключения светодиодов

  • В итоге при покупке вы своими руками выбираете тот или иной вариант. Если вы видите лампу с большим значением светового потока, но малым количеством диодов обязательно убедитесь в наличии качественного алюминиевого радиатора. Если же вы видите в лампе много светодиодов, то знайте, что вероятность ее поломки значительно выше.

Обратите внимание! Иногда, например, на архитектурное освещение светодиодное применяют специальные светильники с диодными лампами. Эти светильники выполнены из металла и сами по себе являются радиаторами. Поэтому в этом случае даже мощные светодиоды могут быть без дополнительных теплоотводов.

Выбор драйвера

Для многих слово драйвер ассоциируется с чисто компьютерным понятием. Но в микроэлектронике это понятие обозначает электронное устройство, которое обеспечивает питание и управлением чем-либо. В нашем случае это светодиодная лампа.

Драйвер светодиодной лампы

  • Для работы светодиода, на него следует подать постоянный ток. В нашей сети ток переменный. Номинальное напряжение у разных светодиодов в зависимости от цвета колеблется от 1,9 до 4,5В. Но главным для светодиода является его ток. Для обычных светодиодов он составляет 20мА, для средней мощности до 100мА, и для особо ярких до 300мА.
  • Соответственно наш драйвер должен обеспечить понижение напряжение до требуемой величины, преобразование переменного тока в постоянный и главное обеспечить требуемое значение тока.

Схема драйвера светодиодной лампы

Обратите внимание! Вторичное напряжение драйвера может существенно колебаться в зависимости от количества установленных светодиодов. Путем их последовательного подключения можно добиться работы и от сети с напряжением в 220В, но для этого может потребоваться до 100 диодов. Поэтому одним из наиболее распространённых случаев является трансформация до 100В.

  • Но напряжение для светодиодов — это не столь важный параметр. Главное — соблюдение номинального тока. Достичь этого можно за счет установки резистора с требуемым активным сопротивлением. Но тут, опять-таки, возникает проблема. Чем больше сопротивление резистора, тем больше он греется.
  • Поэтому в более продвинутых моделях применяются специальные корректоры коэффициента мощности, которые контролируют номинальный ток за счет обрезания определенного фрагмента полуволны.

Схема драйвера светодиодных ламп с корректором мощности

  • Но все это мы рассмотрим немного ниже. Сейчас же нас интересует чем конструкция драйвера может отразится на нас. Дело в том, что не самые качественные драйверы не имеют конденсатора. Это приводит к тому, что светодиод мерцает с частотой в 100Гц как на видео.
  • Такое мерцание человеческий глаз практически не видит, но оно пагубно влияет на его здоровье. Этот параметр называется пульсация света и он строго нормируется. Для жилых помещений он не должен превышать 10%. В нашем же случае он будет порядка 30%, а то и больше.

Пульсация LED ламп

  • Исходя из этого, не стоит отдавать предпочтение дешевым изделиям с некачественным драйвером. Это будет себе дороже. Тем более что определить пульсацию вы можете и самостоятельно. Для этого попросите продавца вкрутить эту лампу и включить. А сами посмотрите на нее через объектив вашей камеры на мобильном телефоне. Чем больше темных полос вы увидите, тем выше пульсация.

Эксплуатация светодиодных ламп

Отдельно хотелось бы сказать несколько слов и об эксплуатации LED ламп, ведь в этом вопросы так же есть свои нюансы, которые стоит учитывать.

Более подробно о светодиодном освещении дома можете узнать из этого видео.

  • Прежде всего это места, в которых можно устанавливать такие лампы. Для них достаточно важным аспектом является отвод тепла. Поэтому бани и сауны сразу отпадают. Хотя этот запрет не является категоричным. При использовании диодов небольшой яркости вы можете поставить такую лампу и в сауну, но тут нет никаких гарантий.

Светодиодное освещение зданий

  • Если вы используете архитектурное светодиодное освещение, то обязательно обратите внимание не является ли корпус светильника его радиатором. Если это так, то не в коем случае нельзя его утеплять или иным образом снижать теплоотдачу корпуса.
  • Отдельным вопросом является схема управления яркостью светодиодной лампы. У обычных ламп накаливания это происходит путем изменения напряжения. Но здесь такая схема не даст никаких результатов.

Диммер для светодиодной лампы

  • Дело вот в чем. Лампы обычно имеют собственный трансформатор, который снижает напряжение до требуемой величины. Поэтому снижая напряжения диммером, вы лишь снижаете первичное напряжение трансформатора. Да, вторичное напряжение тоже снижается, но как мы помним, для диодов более важен ток, чем напряжение.

Схема диммера для LED лампы

  • Но это не значит, что что у светодиодных ламп нельзя регулировать яркость свечения. Просто диммеры для этого должны быть специальными. Делается это за счет высокочастотного включения и отключения диодов. Обычно эта частота превышает 300Гц.
  • Говоря более простым языком специальный диммер позволяет включать и отключать диоды в лампе 500 – 1000 раз в секунду. Чем большее количество этих включений и отключений, тем ниже визуальная яркость диода, так как фотонов выделяется меньше. Причем для человека на такой частоте эти включения и отключения не заметны.

Вывод

Светодиодное архитектурное освещение, бытовое использование LED ламп, а также их промышленное использование при должном качестве ламп является вполне разумным выбором. Ведь такие лампы обладают хорошими показателями цветопередачи, очень экономны, долговечны, экологичны и главное не предъявляют особых требований по эксплуатации. Главное использовать качественные лампы от именитых производителей, которые не разменяют низкую стоимость на ваше здоровье.

голоса
Рейтинг статьи
Читайте так же:
Msd3663 t5c1 уменьшить ток подсветки
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector