Драйвер для светодиодного светильника — важнейший элемент схемы, обеспечивающий хорошую яркость, эффективность и продолжительную эксплуатацию источников света.
С его помощью происходит трансформация переменного тока промышленной сети напряжением 220 В в постоянный ток нужного значения (12/24/48 В).
Разберемся во всех функциях электротехнического элемента и укажем важные критерии выбора устройств.
Драйвер — электронный компонент, на который поступает напряжение переменного тока, происходит стабилизация и выходит напряжение постоянного тока. Здесь важно понимать, что речь идет о получении тока. Для преобразования напряжения используются обычные блоки питания (на корпусе указывается значение выходного напряжения). Блоки питания эксплуатируются в диодных лентах.
Главная характеристика преобразователя для светодиодных осветительных приборов — выходной ток. Для нагрузки используют вспомогательные led-диоды или другие полупроводники.
Практически всегда драйвер питается от промышленной сети 220 В, а диапазон напряжения на выходе начинается от 2 – 3 и заканчивается десятками Вольт. Чтобы подключить три светодиода на 3 Вт, необходим электронный драйвер с выходным напряжением 9 – 21 В и током 780 мА.
При небольшой нагрузке универсальное устройство характеризуется низким коэффициентом полезного действия (КПД).
Для питания фар транспортных средств применяют источник с постоянным напряжением от 10 до 35 В. Если мощность невысокая, драйвер необязателен, но потребуется соответствующий резистор. Данный компонент — незаменимая часть бытового выключателя, но при коммутации led-диода к переменной сети 220 В нельзя рассчитывать на надежную и долговечную работу.
Принцип работы
Преобразователь выступает источником тока. Разберемся в отличиях изделия от блока питания — источника напряжения.
На выходе каждого преобразователя напряжения имеем определенное напряжение, которое не связано с нагрузкой. К примеру, если подключить к блоку питания 12 В сопротивление 40 Ом, через него будет идти ток 300 мА. Если установить два резистора параллельно, то в сумме получится ток 600 мА, хотя напряжение останется идентичным.
Что касается драйвера, он дает одинаковый ток, несмотря на изменяющееся в меньшую или большую сторону напряжение. Возьмите резистор 30 Ом и соедините его с драйвером на 225 мА. Напряжение упадет до 12 В. Если выполнить коммутацию двух параллельно соединенных резисторов по 30 Ом каждый, ток все равно останется равным 225 мА, но напряжение уменьшится вдвое — до 6 В.
Отсюда вывод: качественный драйвер гарантирует нагрузке заданный выходной ток независимо от изменяющегося напряжения. В результате led-диод при подаче напряжения 5 В будет светить одинаково ярко в сравнении с источником питания на 10 В при условии сохранения идентичного тока.
Технические характеристики
Необходимость покупки драйвера возникает, если был найден интересный светильник без преобразователя тока. Другой вариант — создание источника света с нуля путем приобретения каждого элемента отдельно.
Перед покупкой преобразователя тока изучите три главные характеристики:
- выходной ампераж;
- рабочая мощность;
- выходной вольтаж.
Выходное напряжение рассчитывается исходя из схемы подключения к питанию и числа светодиодов. Значение тока оказывает воздействие на мощность и уровень свечения. Выходного тока драйвера для led-диодов должно быть достаточно для постоянного и яркого свечения.
Мощность изделия должна быть выше суммарного значения всех светодиодов. Для расчета используется формула P = P (led) × X, где
- P (led) — мощность диода;
- X — число диодов.
Для гарантии продолжительной эксплуатации драйвера нужно ориентироваться на запас мощности — покупайте преобразователи номинальной мощностью на 20 – 30 % выше требуемого значения. Не забывайте о цветовом факторе, непосредственно связанном с падением напряжения. Последняя величина изменяется в зависимости от разных цветов.
Срок годности
Срок эксплуатации драйвера несколько меньше по сравнению с оптической составляющей светодиодного светильника — порядка 30 000 часов. Это связано с рядом причин: скачками напряжения, изменениями температуры, влажности и нагрузкой на преобразователь.
Одно из уязвимых мест — сглаживающий конденсатор, в котором со временем испаряется электролит. В большинстве случаев это происходит при монтаже в помещениях с высокой влажностью или подключении к сети, в которой есть скачки напряжения. Подход приведет к повышению пульсаций на выходе устройства, что негативно воздействует на led-диоды.
Нередко срок службы драйвера уменьшается из-за частичной загруженности. Если используется устройство мощностью 200 Вт с уменьшенной в два раза нагрузкой (100 Вт), половина от номинального значения вернется в сеть, что вызовет перегрузку и более частые сбои питания.
Виды драйверов
Существуют две основные категории преобразователей тока для светодиодов — линейного и импульсного типов.
На линейном оборудовании выход — генератор тока, гарантирующий стабилизацию при любых перепадах сетевого напряжения. Компонент выполняет плавную подстройку без образования электромагнитных волн высокой частоты.
Простые и дешевые изделия с КПД ниже 80 %, что ограничивает область использования до светодиодов и лент малой мощности.
Принцип действия импульсных драйверов сложнее — на выходе образуется серия импульсов тока высокой частоты.
Частота появления импульсов тока всегда постоянна, но коэффициент заполнения может изменяться в диапазоне 10 – 80 %, что приводит к изменению значения выходного тока. Компактные габариты и высокий КПД (90 – 95 %) обусловили широкое распространение импульсных драйверов. Их главный недостаток — большее число электромагнитных помех (в сравнении с линейными).
На стоимости драйвера сказывается наличие или отсутствие гальванической развязки. В последнем случае устройства обычно дешевле, но надежность значительно ниже из-за вероятности поражения током.
Диммируемый драйвер
Диммер — устройство, позволяющее регулировать яркость источников света. Большинство драйверов поддерживают данную функцию.
С их помощью понижается интенсивность освещения в светлое время суток, расставляются акценты на определенных предметах интерьера, выполняется зонирование комнаты.
Все это предоставляет возможность снижения затрат на электроэнергию и увеличение ресурса отдельных компонентов.
Китайские драйверы
Дешевые и низкокачественные китайские драйверы характеризуются отсутствием корпуса. Величина выходного тока обычно не превышает 700 мА. На фоне минимальной стоимости и (возможно) наличия гальванической развязки недостатки выглядят куда более серьезными:
- короткий срок эксплуатации;
- ненадежность — дешевые элементы для схем;
- большие радиочастотные помехи;
- многочисленные пульсации;
- слабая защита от высокой температуры и повышения/снижения сетевого напряжения.
Как подобрать драйвер
Если хотите получить качественное устройство, которое прослужит несколько лет и будет выполнять требуемые функции, рекомендуем избегать приобретения дешевых китайских изделий. Далеко не всегда физические параметры таковых совпадают с заявленными значениями. Не покупайте приборы, у которых отсутствуют гарантийные талоны.
Самый простой, средний по качеству и цене вариант — преобразователь тока без корпуса, подключаемый к промышленной сети напряжением 220 В.
Выбирая ту или иную модификацию устройства, можно использовать его для одного или нескольких светодиодов. Это отличные элементы, применяемые в лабораторных исследованиях и экспериментах.
Для квартиры и дома желательно покупать драйверы с корпусом, поскольку при его отсутствии снижаются надежность и безопасность эксплуатации.
Готовые микросхемы преобразователей тока для светодиодных светильников
На рынке можно встретить готовые микросхемы для преобразования тока. Ниже рассмотрим наиболее популярные из всех:
Самостоятельная сборка преобразователя для светодиодов 220 В
Рассмотренная схема напоминает блок питания импульсного типа. Для примера возьмем простой блок питания импульсного типа, не имеющий гальванической развязки. Главные преимущества подобной схемы — простота и надежность.
При выборе метода действуйте осторожно, поскольку отсутствуют какие-либо ограничения по выходному току. Светодиоды будут питаться от положенных им 1,5 – 2 А, но если по неосторожности коснуться руками оголенных проводов, значение тока вырастет до десятков ампер и произойдет сильный удар.
Простейшая схема преобразователя тока на 220 В содержит три каскада:
- делитель напряжения с емкостным резистором;
- несколько диодов (мост);
- стабилизатор напряжения.
В первом каскаде емкостной резистор используется для самостоятельной подзарядки конденсатора, не имеет отношения к работе самой схемы. Номинал не имеет значения и обычно составляет от 100 кОм до 1 МОм при мощности не более 1 Вт. В этих целях нельзя выбирать электролитический конденсатор.
Ток через конденсатор проходит до тех пор, пока он полностью не зарядится. Чем ниже емкость конденсатора, тем быстрее завершится процесс. Конденсатор на 0,3 мкФ пропустит через себя меньшую часть от общего напряжения сети.
Диодный мост используется для трансформации переменного напряжения в постоянное. После того как конденсатор «отсечет» практически весь вольтаж, диодный мост выдаст постоянный ток с напряжением 20 – 22 В.
На третьем каскаде устанавливают сглаживающий фильтр для стабилизации напряжения. Конденсатор и диодный мост уменьшают напряжение. Любые изменения напряжения в сети сказываются на выходной амплитуде диодного моста. Для уменьшения пульсации параллельно в схему подключают электролитический конденсатор.
Самостоятельная сборка преобразователя на 10 Ватт
Если хотите своими руками соорудить сетевой драйвер для питания мощного светодиода, воспользуйтесь электронными платами от испорченных экономок.
Зачастую подобные светильники прекращают работу именно из-за перегоревших ламп, хотя электронная плата продолжает функционировать.
Все компоненты могут применяться для создания блока питания, драйвера и прочих электротехнических приборов. В процессе потребуются конденсаторы, диоды, транзисторы и дроссели.
Разберите вышедшую из строя ртутную лампу мощностью 20 Вт (подходит для драйвера на 10 Вт). В таком случае гарантируется, что дроссель выдержит оказываемую нагрузку. С увеличением потребностей мощности для сетевого драйвера придется выбирать более мощную экономку или вместо дросселя воспользоваться аналогом с огромным сердечником.
Выполните 20 витков на обмотке и паяльником подключите ее к выпрямителю (диодному мосту). Подайте напряжение от промышленной сети 220 В и мультиметром измерьте полученное значение на выходе диодного моста.
При использовании инструкции получится значение в районе 9 – 10 В. Светодиодный источник потребляет 0,8 А при номинале 900 мА.
Поскольку вы будете подавать ток уменьшенного значения, сможете продлить срок эксплуатации led-диода.
Заключение
Несмотря на кажущуюся простоту и надежность, светодиоды более сложны и требовательны, нежели другие источники света. Взять те же источники питания.
К примеру, если превысить мощность тока питания люминесцентной лампы на 15 – 25 %, характеристики не ухудшатся. В случае светодиодов срок их эксплуатации снизится в несколько раз.
Наличие сетевого драйвера гарантирует подачу одинакового выходного тока независимо от скачков напряжения сети. По этой причине не стоит экономить на покупке данных устройств.
Драйвер для светодиодного светильника: назначение, виды, принцип работы и изготовление
Читайте также: Ремонт чугунной ванны своими руками: устранение типовых проблем с покрытием
Простая схема драйвера для светодиодной лампы на 220 вольт для сборки своими руками
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
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
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
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 – RS – «-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 RS. Предохранитель и терморезистор защищают схему от возможных аварийных режимов.
Расчет внешних элементов
Частотозадающий резистор
- Длительность паузы выставляют внешним резистором RT и определяют по упрощенной формуле:
- tпаузы=RT/66000+0,8 (мкс).
- В свою очередь время паузы связано с коэффициентом заполнения и частотой:
- tпаузы=(1-D)/f (с), где D – коэффициент заполнения, который представляет собой отношение времени импульса к периоду.
Рекомендованный производителем диапазон рабочих частот составляет 30-120 кГц. Таким образом, сопротивление RT можно найти так: RT=(tпаузы-0,8)*66000, где значение tпаузы подставляют в микросекундах.
Датчик тока
5*IL пульс), где UCS – калиброванное опорное напряжение, равное 0,25В;
После преобразования формула примет вид: RS=0,25/1.15*ILED (Ом).
Мощность, рассеиваемая датчиком тока, определяется формулой: PS=RS*ILED*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=(USLED*tпаузы)/ IL пульс, где ULED – 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: IAC=(π*ILED)/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: IQ1=ID1= D*ILED, 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.
IFUSE=5*IAC, 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.
RTH=(√2*220)/5*IAC, 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.
Светодиодная лампа – ремонт своими руками, электрические схемы — Своими Руками
В отличие от обычных ламп накаливания, полупроводниковые лед светильники потребляют намного меньшие объёмы электроэнергии и относятся в связи с этим к категории экономичных. При этом долговечность их эксплуатации для некоторых моделей осветителей возрастает в несколько раз. С образцами современных моделей светодиодных лед ламп можно ознакомиться на рисунке, приводимом ниже.
Образцы светодиодных ламп
Схема светодиодной лампы на 220 в спроектирована таким образом, что напряжение на её выходе посредством драйвера понижается до требуемой величины, которая, как правило, не превышает 1,8-4,0 Вольта (на каждом из светодиодов).
Принцип действия светодиодных ламп
Светодиодная лампочка представляет собой полупроводниковый элемент, содержащий в своём составе несколько слоёв, ответственных за преобразование текущего через них тока в видимый свет.
Важно! При изменении состава этого слоя в нём генерируется излучение определенного цвета (красного, зелёного, жёлтого или синего).
Поскольку лампы, в состав которых входят светодиоды, должны обеспечивать получение чистого дневного света, их разработчикам пришлось применить небольшую хитрость, заключающуюся в покрытии синего излучателя жёлтым люминофором. В такой конструкции под воздействием фотонов синего диапазона жёлтый люминофор начинает испускать собственное бесцветное излучение.
Типы светодиодов
За счёт различных подходов к сборке полупроводниковых чипов удалось создать следующие разновидности светодиодных излучателей:
- DIP – светодиодные лампы, изготавливаемые на основе кристалла с размещённой сверху линзой и двумя подводящими проводниками. Этот вариант наиболее распространён на практике и используется для организации подсветки в различных световых устройствах;
- Так называемая «Пиранья», частично напоминающая предыдущую конструкцию, но имеющая четыре вывода. Увеличение числа контактов повышает её надёжность и способствует улучшению отвода тепла (смотрите рисунок ниже);
- SMD-светодиодные излучатели могут размещаться на плоских поверхностях, за счет чего удается уменьшить габариты светильника, а также улучшить теплоотводящие свойства. Они выпускаются в самых различных исполнениях и применяются в современных источниках светового излучения;
- Изделия, изготавливаемые по СОВ технологиям, согласно которым чип впаивается непосредственно в плату. За счет такого устройства полупроводниковый лед переход надёжно защищается от окисления и перегрева. Одновременно с этим существенно повышается интенсивность диодного свечения.
Обратите внимание! Особенность перечисленных выше исполнений состоит в том, что в случае перегорания светодиода его придётся менять полностью, поскольку отремонтировать эти изделия путём замены отдельного чипа невозможно.
Ещё один недостаток таких светодиодов – их маленький размер, что вынуждает собирать их в группы по несколько штук. Кроме того, встроенный в них кристалл постепенно стареет, вследствие чего яркость лед излучателя со временем снижается. Далее будет рассмотрено устройство светодиодной лампы на 220в.
Устройство LED-диодов
Устройство светодиодной лампы на 220 вольт не отличается большой сложностью и вполне может быть рассмотрено даже на любительском уровне. Классическая светодиодная лампа на 220 вольт включает в свой состав следующие обязательные элементы:
- Несущий корпус с цоколем;
- Специальную рассеивающую линзу;
- Отводящий тепло радиатор;
- Модуль светодиодов LED;
- Драйверы светодиодной лампы;
- Блок питания.
Ознакомиться со строением LED-лампы на 220 вольт (технология СОВ) можно на размещённом ниже рисунке.
Строение светодиодного осветителя
Этот светодиодный прибор изготавливается как единое целое и содержит в своей конструкции большое количество однородных кристаллов, распаиваемых при сборке с образованием многочисленных контактов. Для его подключения к драйверу достаточно присоединить всего одну из контактных пар (остальные кристаллы подключены параллельно).
По своей форме эти изделия могут быть круглыми и цилиндрическими, а к сети они подсоединяются посредством специального резьбового или штырькового цоколя.
Для светодиодной системы общего пользования, как правило, выбираются светильники, показатель цветовой температуры которых составляет 2700К, 3500К или 5000К (при этом градации спектра могут принимать любые значения).
Такие приборы довольно часто применяются в декоративных целях и для освещения рекламных баннеров и щитов.
Рассмотрим отдельные модули светодиодной лампы более подробно.
Драйвер
В упрощённом виде схема драйвера, используемого для питания лампы от сети 220 Вольт, выглядит, как это изображено на рисунке ниже.
Схема простейшего драйвера
Количество деталей в этом устройстве, выполняющем согласовательную функцию, относительно невелико, что объясняется особенностями схемного решения. Его электрическая схема содержит в своём составе два гасящих резистора R1, R2 и подключённые к ним по встречно-параллельному принципу светодиоды HL1и HL2.
Дополнительная информация. Такое включение ограничительных элементов обеспечивает защищённость схемы от обратных выбросов напряжения питания. Помимо этого, в результате такого включения частота поступающего на лампы сигнала возрастает вдвое (до 100 Гц).
Сетевое напряжение питания с действующим значением 220 Вольт подаётся в схему через ограничительный конденсатор С1, с которого оно поступает на выпрямительный мостик, а затем – непосредственно на лампу.
Источник питания
Типовая схема источника питания LED-лампы изображена на рисунке, представленном ниже.
Схема модуля питания с драйвером
Эта часть осветительного прибора выполнена в виде отдельного блока и поэтому может свободно извлекаться из корпуса (с целью её ремонта своими руками, например). На входе схемы имеется выпрямительный электролит (конденсатор), после которого пульсации с частотой 100 Герц частично исчезают.
Резистор R1 необходим для образования цепочки разряда конденсатора при отключении схемы от источника питания.
Самостоятельный ремонт
В случае выхода из строя простейшего LED-осветителя, изготовленного на основе отдельных светодиодных элементов, его ремонт может быть осуществлён своими руками. Самостоятельный ремонт светодиодных ламп и устройств, электрические схемы которых были рассмотрены ранее, сводится к простой замене неисправных блоков и деталей.
Корпус изделия легко разбирается после того, как его аккуратно отделяют от цокольной части. Внутри конструкции располагается плата с рабочими светодиодами, количество которых отличается у разных моделей (смотрите фото ниже).
Разборка светодиодной лампы
Обратите внимание! У широко распространённой модели лампы типа «MR 16», например, общее число светодиодов равно 27-ми 1,5 вольтовым элементам.
Для того чтобы получить доступ к печатной плате с размещенными на ней диодами, достаточно удалить защитную стеклянную линзу, аккуратно поддев её хорошо отточенной отверткой.
После разборки корпуса светодиодного изделия необходимо будет предпринять следующие шаги:
- Обнаруженные ранее неисправные (несветящиеся) диоды после дополнительной проверки нужно будет заменить. Для оценки их исправности следует воспользоваться измерительным прибором (мультиметром), включённым в режим «Прозвонка»;
Дополнительная информация. Проверить исправность остальных элементов, которые содержит данная электросхема, можно путём подачи на них напряжения величиной от 1,5 до 2,5 Вольт (исправные диоды при подаче такого потенциала должны загораться).
- При проверке потенциалами более 5-ти Вольт последовательно с проверяемым элементом включается ограничивающий резистор номиналом порядка 4,7-5,1 Ком;
- В случае если все установленные в плату диоды исправны, но при горении постоянно мерцают, причиной этого может быть «пробой» конденсатора С1.
Для того чтобы убедиться в этом, следует проверить его номинальную ёмкость тем же мультиметром (о том, как это сделать, можно узнать в инструкции по применению прибора). Другой подход к решению данной проблемы предполагает простую замену конденсатора другим, заведомо исправным элементом, рассчитанным на напряжение не менее 400 Вольт.
Самостоятельное изготовление светильника
Изготовить осветитель на основе светодиодов своими руками, как говорится, «с нуля» – дело хлопотливое и не для всех подходящее. Проще сделать это, воспользовавшись уже отработавшим свой ресурс старым светильником подобного типа.
В этом случае самодельная светодиодная лампа будет набрана из новых элементов, запаянных на демонтированную из старого устройства или отремонтированную плату. Если на ней остались рабочие диоды, нужно будет заменить сгоревшие элементы новыми (желательно того же типа и конструкции).
Обратите внимание! При изготовлении фирменных ламп из соображений выгодности продаж рабочий ток отдельных светодиодов выбирается с предельно большим значением. При переделке такого устройства желательно впаять последовательно с каждым элементом ограничительное сопротивление порядка 1 Ком.
При необходимости для изготовления лампы своими руками можно использовать старую плату со схемой драйвера, заменив в ней все неисправные детали.
При отсутствии необходимых плат и деталей драйвер можно изготовить, ориентируясь на рассмотренную выше схему блока питания, совмещённого с преобразователем (смотрите рисунок выше). При доработке к ней следует добавить ещё один резистор (обозначим его как R3), используемый для разрядки конденсатора С2. В результате получится приведённая ниже схема.
Схема самодельного драйвера
Помимо резистора, в неё добавлены два типовых стабилитрона (VD2,VD3), обеспечивающих его шунтирование при обрыве цепи нагрузки.
Данная схема драйверного устройства рассчитана для подключения 20-ти бесцветных светодиодов определённого типа. Если их класс или общее количество будет иным, следует изменить номинал конденсатора С1 таким образом, чтобы нагрузочный ток в диодной цепочке был не менее 20-ти мА. Указанное его значение гарантирует достаточную яркость свечения этих приборов.
В качестве питающей драйвер схемы, как правило, используется узел, в состав которого не входит громоздкий трансформаторный элемент (такое включение называется «прямым»). Отсутствие трансформатора существенно упрощает сборку модуля и сокращает его размеры.
Важно! Но в этом случае реальна угроза попадания высокого напряжения на выход схемы (в случае пробоя ряда последовательно включённых элементов, например). Единственное утешение состоит в том, что такое случается крайне редко.
В заключительной части обзора отметим, что принципиальные схемы большинства из поступающих в продажу светодиодных изделий почти не отличаются одна от другой. Определённые различия наблюдаются лишь в типе используемых в них компонентов, а также в способе формирования выходного напряжения, осуществляемого драйвером.
Добавим к этому, что лампы на светодиодах, оснащённые специальными драйверами, надёжно защищаются от колебаний напряжения в сети, а входящий в их состав радиатор обеспечивает защиту изделия от перегрева. Применение самостоятельно изготовленных модулей за счёт их дополнительной доработки может существенно продлить сроки эксплуатации осветительных устройств, собранных на их основе.
Видео
Источник:
Ремонт светодиодных ламп
Какой бывает схема светодиодной лампы: устройство простейших драйверов
Светодиодные источники света быстро завоевывают популярность и вытесняют неэкономичные лампы накаливания и опасные люминесцентные аналоги. Они эффективно расходуют энергию, долго служат, а некоторые из них после выхода из строя подлежат ремонту.
Чтобы правильно произвести замену или починку сломанного элемента, потребуется схема светодиодной лампы и знание конструкционных особенностей. А эту информацию мы в деталях рассмотрели в нашей статье, уделив внимание разновидностям ламп и их конструкции. Также мы привели кратких обзор устройства самых популярных led моделей от известных производителей.
Как устроена светодиодная лампа?
Близкое знакомство с конструкцией LED-светильника может потребоваться только в одном случае – если необходимо отремонтировать или усовершенствовать источник света.
Домашние умельцы, имея на руках комплект элементов, могут самостоятельно собрать лампу на светодиодах, но новичку это не по силам.
Учитывая, что приборы со светодиодами стали основой систем освещения современных квартир, умение разбираться в устройстве ламп и ремонтировать их может сохранить весомую часть семейного бюджета
Зато, изучив схему и имея элементарные навыки работы с электроникой, даже новичок сможет разобрать лампу, заменить сломанные детали, восстановив функциональность прибора. Чтобы ознакомиться с подробными инструкциями по выявлению поломки и самостоятельному ремонту светодиодной лампы, переходите, пожалуйста, по этой ссылке.
Имеет ли смысл ремонт LED-лампы? Безусловно. В отличие от аналогов с нитью накаливания по 10 рублей за штуку, светодиодные устройства стоят дорого.
Предположим, «груша» GAUSS – около 80 рублей, а более качественная альтернатива OSRAM – 120 рублей. Замена конденсатора, резистора или диода обойдется дешевле, да и срок службы лампы своевременной заменой можно продлить.
Существует множество модификаций LED-ламп: свечи, груши, шары, софиты, капсулы, ленты и др. Они отличаются формой, размером и конструкцией. Чтобы наглядно увидеть отличие от лампы накаливания, рассмотрим распространенную модель в форме груши.
Вместо стеклянной колбы – матовый рассеиватель, нить накала заменили «долгоиграющие» диоды на плате, лишнее тепло отводит радиатор, а стабильность напряжения обеспечивает драйвер
Если отвлечься от привычной формы, можно заметить только один знакомый элемент – цоколь. Размерный ряд цоколей остался прежним, поэтому они подходят к традиционным патронам и не требуют смены электросистемы. Но на этом сходство заканчивается: внутреннее устройство светодиодных приборов намного сложнее, чем у ламп накаливания.
LED-лампы не предназначены для работы напрямую от сети 220 В, поэтому внутри устройства заключен драйвер, являющийся одновременно блоком питания и управления. Он состоит из множества мелких элементов, основная задача которых – выпрямить ток и снизить напряжение.
Разновидности схем и их особенности
Чтобы создать оптимальное напряжение для работы устройства на диодах, драйвер собирают на основе схемы с конденсатором или понижающим трансформатором. Первый вариант – более дешевый, второй применяют для оснащения мощных ламп.
Существует и третья разновидность – инверторные схемы, которые реализуют или для сборки диммируемых ламп, или для устройств с большим числом диодов.
Вариант #1 — с конденсаторами для снижения напряжения
Рассмотрим пример с участием конденсатора, так как подобные схемы являются распространенными в бытовых лампах.
Элементарная схема драйвера LED-лампы.
Основными элементами, гасящими напряжение, являются конденсаторы (C2, C3), но ту же функцию выполняет и резистор R1
Конденсатор C1 защищает от помех электросети, а C4 сглаживает пульсации.
В момент подачи тока два резистора – R2 и R3 – ограничивают его и одновременно предохраняют от короткого замыкания, а элемент VD1 преобразует переменное напряжение.
Когда прекращается подача тока, конденсатор разряжается при помощи резистора R4. К слову, R2, R3 и R4 используются далеко не всеми производителями светодиодной продукции.
Для проверки конденсатора довольно часто используют мультиметр.
Минусы схемы с конденсаторами:
Однако преимуществ также немало, именно благодаря им конденсаторы остаются популярными. Плюсами являются простота сборки, широкий диапазон напряжений на выходе и невысокая стоимость.
Можно смело экспериментировать с самостоятельным изготовлением, тем более, часть деталей отыщется в старых приемниках или телевизорах.
Вариант #2 — с импульсным драйвером
В отличие от линейного драйвера с конденсатором, импульсный эффективно защищает светодиоды от перепадов напряжения и помех в сети.
Примером импульсного устройства служит популярная электронная модель CPC9909. Рассмотрим подробнее ее особенности. Эффективность ее использования достигает 98% — показателя, при котором действительно можно говорить об энергосбережении и экономии.
Микросхему CPC9909, разработанную компанией Clare, часто применяют для самостоятельной сборки светодиодных светильников, в том числе и увеличенной мощности.
Контроллер заключен в компактный корпус из пластика
Питание устройства может происходить напрямую от высокого напряжения – до 550 В, так как драйвер оснащен встроенным стабилизатором.
Благодаря этому же стабилизатору схема стала проще, а стоимость – ниже.
Схема LED-драйвера на базе микросхемы CPC9909. Преимущества схемы: возможность работы в температурном диапазоне от -55 °С до +85 °С и питание от тока переменного напряжения
Микросхему успешно используют для разработки электросетей аварийного и резервного освещения, так как она подходит для схем повышающих преобразователей.
В домашних условиях на базе CPC9909 чаще всего собирают светильники с питанием от батарей или драйверы с мощностью, не превышающей 25 В.
Вариант #3 — с диммируемым драйвером
Регулировка яркости свечения осветительных приборов позволяет установить в помещении нужный уровень освещения. Это удобно при создании отдельных зон, снижении яркости света в дневное время или для подчеркивания предметов интерьера.
С помощью диммера использование электроэнергии становится более рациональным, а ресурс службы электроприбора увеличивается.
Образец светильника в стиле «ретро» с диммером. По внешнему виду настольный осветительный прибор напоминает керосиновую лампу и сбоку имеет ручку управления яркостью свечения
Существует два вида диммируемых драйверов, каждый из которых обладает своими преимуществами. Первые работают с ШИМ-управлением.
Их устанавливают между лампой и блоком питания. Энергия подается в виде импульсов разной длительности. Пример использования драйвера с ШИМ-регулировкой – бегущая строка.
Испытание диммируемого драйвера мощностью 40 Вт. Он предназначен для офисных светильников, а также приборов для автопаркингов и общественных зданий, где требуется режим экономии электроэнергии
Диммируемые драйверы второго вида воздействуют непосредственно на источник питания и применяются для устройств со стабилизированным током.
При регулировании тока может происходить изменение оттенка свечения: диоды белого цвета при уменьшении тока начинают излучать слегка желтый свет, а при увеличении – синий.
Краткий обзор и тестирование популярных LED-ламп
Хотя принципы построения схем драйверов различных осветительных устройств похожи, между ними имеются отличия и в последовательности подключения элементов, и в их выборе.
Рассмотрим схемы 4 ламп, которые продаются в свободном доступе. При желании их можно отремонтировать своими руками.
Если существует опыт работы с контроллерами, можно заменить элементы схемы, перепаять ее, слегка усовершенствовать.
Однако скрупулезная работа и усилия по поиску элементов не всегда оправданы – легче купить новый осветительный прибор.
Вариант #1 – LED-лампа BBK P653F
У марки BBK существует две очень похожие модификации: лампа P653F отличается от модели P654F лишь конструкцией излучающего узла. Соответственно, и схема драйвера, и конструкция прибора в целом у второй модели построена по принципам устройства первой.
Плата имеет компактные размеры и продуманное расположение элементов, для крепления которых применены обе плоскости.
Наличие пульсаций объясняется отсутствием фильтрующего конденсатора, который должен быть на выходе
В конструкции легко обнаружить недостатки.
Например, место установки контроллера: частично в радиаторе, при отсутствии изоляции, частично в цоколе. Сборка на микросхеме SM7525 выдает на выходе 49,3 В.
Вариант #2 – LED-лампа Ecola 7w
Радиатор выполнен из алюминия, цоколь – из термостойкого полимера серого цвета. На печатной плате толщиной в полмиллиметра закреплены 14 диодов, подключенных последовательно.
Между радиатором и платой – слой теплопроводящей пасты. Цоколь зафиксирован саморезами.
Схема контроллера простая, реализована на компактной плате. Светодиоды нагревают плату-основание до +55 ºС. Пульсаций практически нет, радиопомехи также исключены
Плата полностью помещена внутрь цоколя и присоединена укороченными проводами. Возникновение коротких замыканий невозможно, так как вокруг находится пластмасса – изоляционный материал. Результат на выходе контроллера – 81 В.
Вариант #3 – разборная лампа Ecola 6w GU5,3
Благодаря разборной конструкции можно самостоятельно производить ремонт или совершенствовать драйвер устройства.
Однако портит впечатление неприглядный внешний вид и конструкция прибора. Габаритный радиатор утяжеляет вес, поэтому при креплении лампы к патрону рекомендуется дополнительная фиксация.
Плата имеет компактные размеры и продуманное расположение элементов, для крепления которых применены обе плоскости.
Наличие пульсаций объясняется отсутствием фильтрующего конденсатора, который должен быть на выходе
Недостатком схемы является наличие заметных пульсаций светового потока и высокая степень радиопомех, что обязательно скажется на сроке эксплуатации. Основа контроллера – микросхема BP3122, показатель на выходе – 9,6 В.
Больше информации о светодиодных лампочках марки Ecola мы рассмотрели в другой нашей статье.
Вариант #4 – лампа Jazzway 7,5w GU10
Внешние элементы лампы отсоединяются легко, поэтому до контроллера можно добраться достаточно быстро, открутив две пары саморезов. Защитное стекло держится на защелках. На плате зафиксированы 17 диодов с последовательной связью.
Однако сам контроллер, находящийся в цоколе, щедро залит компаундом, а провода запрессованы в клеммах. Чтобы их освободить, нужно воспользоваться сверлом или применить распайку.
Недостаток схемы в том, что функцию ограничителя тока выполняет обычный конденсатор.
При включении лампы возникают броски тока, результатом чего является или перегорание светодиодов, или выход из строя светодиодного моста
Радиопомех не наблюдается – и все благодаря отсутствию импульсного контроллера, но на частоте 100 Гц наблюдаются ощутимые пульсации света, доходящие до 80% от максимального показателя.
Результат работы контроллера – 100 В на выходе, но по общей оценке лампа относится скорее к слабым приборам. Стоимость ее явно завышена и приравнена к стоимости марок, которые отличаются стабильным качеством продукции.
Другие особенности и характеристики ламп этого производителя мы привели в следующей статье.
Выводы и полезное видео по теме
- Как устроены драйвера для светодиодов, каковы их особенности и функции, можно узнать из представленных ниже видеороликов.
- Разбор схемы ЛЕД-лампы MR-16:
- Схема драйвера для самостоятельной сборки ламп мощностью до 15Вт:
- Как выглядит и действует драйвер FT833A:
- Самоделка из подручных элементов:
- Сейчас на коммерческих интернет-площадках можно приобрести наборы и отдельные элементы для сборки осветительных приборов различной мощности.
При желании можно отремонтировать вышедшую из строя LED-лампу или доработать новую, чтобы получить лучший результат. При покупке рекомендуем тщательно проверять характеристики и соответствие деталей.
У вас остались вопросы после прочтения изложенного выше материала? Или вы хотите добавить ценные сведения и другие схемы лампочек, исходя из личного опыта ремонта led ламп? Пишите свои рекомендации, добавляйте фото и схемы, задавайте вопросы в блоке комментариев ниже.
Схема, назначение деталей и описание работы драйвера светодиодной лампы
Любая светодиодная лампа представляет собой набор светодиодных излучателей и блок питания (преобразователь напряжения) для них. Светодиоды имеют очень продолжительный срок эксплуатации и, при условии обеспечения оптимальных параметров для их питания, могут работать много лет.
Причина отказа в работе такой лампы в 90% случаев кроется в неисправности именно электронной части схемы. Поэтому, при желании, неисправную лампу часто можно попытаться отремонтировать самому, в домашних условиях. Статья рассчитана на начинающих радиолюбителей и даёт простое представление о работе и устройстве светодиодных ламп, как один из возможных вариантов.
Блок питания (преобразователь, драйвер) лампы представляет собой небольшую плату с радиоэлементами, которая расположена под платой со светодиодами, в её корпусе-цоколе. Такой драйвер может иметь бестрансформаторную схему, а может содержать небольшой импульсный трансформатор, транзисторы и микросхемы.
В данной статье будет дана схема простого драйвера, не содержащего трансформатор, транзисторы и специализированные микросхемы. Такая схема применяется, например, в лампах «Jazzway» с потребляемой мощностью 8 W.
Схема простого драйвера светодиодной лампы
Резистор R1 в схеме нужен для исключения значительного броска тока в момент включения лампы и служит своеобразным «предохранителем». Конденсаторы С1, С2, С3 «гасят» часть сетевого напряжения 220V до приемлемого уровня.
Вместо этих трёх конденсаторов можно, конечно, включить один, ёмкостью 1,5…2 мкФ. Но такой конденсатор имеет уже значительные габариты и может просто не поместиться в корпус лампы. Именно поэтому применяется параллельное включение трёх конденсаторов с небольшими габаритами. Все конденсаторы в схеме (кроме С5) следует брать с рабочим напряжением не ниже 400V.
В качестве выпрямительного диодного моста можно использовать микросборку или четыре диода типа 1N4007. Резистор R3 служит для устранения скачка тока в момент включения и зарядки конденсатора С5. Конденсатор С5 — оксидный (электролитический).
Он служит для сглаживания пульсаций выходного напряжения драйвера и его можно поставить ёмкостью побольше, чем указано на схеме, если это позволяют габариты платы и корпуса.
Резистор R2 нужен для быстрого разряда конденсаторов С1, С2 и С3, чтобы исключить удар током при замене лампы.
А R4 защитит конденсатор С5 от пробоя в случае обрыва в цепи светодиодов («перегорания» одного или нескольких из них).
Нагрузкой драйвера служат 15 светодиодов, включенных последовательно. При увеличении количества светодиодов, следует увеличить суммарную ёмкость конденсаторов С1, С2, С3 и ёмкость С5 на выходе драйвера.
