Микросхемы-драйверы светодиодов

Как выбрать ванну маленького размера – фото и обзор моделей с рекомендациями

Советы и предостережения

Все приведенные схемы светодиодных драйверов из энергосберегающей лампы, хоть и обеспечивают низковольтное питание, имеют гальваническую связь с сетью переменного тока, поэтому при работе по отладке нужно соблюдать меры предосторожности. Наилучшим и самым безопасным будет использование при работе разделяющего трансформатора с одинаковыми первичной и вторичной обмотками

Имея на выходе те же самые 220В, трансформатор будет обеспечивать надежную гальваническую развязку первичной и вторичной цепей

Наилучшим и самым безопасным будет использование при работе разделяющего трансформатора с одинаковыми первичной и вторичной обмотками. Имея на выходе те же самые 220В, трансформатор будет обеспечивать надежную гальваническую развязку первичной и вторичной цепей.

Необходимые материалы и инструменты

Для того, чтобы собрать самодельный драйвер, потребуются:

• Паяльник мощностью 25-40 Вт. Можно использовать и большей мощности, но при этом возрастает опасность перегрева элементов и выхода их из строя. Лучше всего использовать паяльник с керамическим нагревателем и необгораемым жалом, т.к. обычное медное жало довольно быстро окисляется, и его приходится чистить.
• Флюс для пайки (канифоль, глицерин, ФКЭТ, и т.д.). Желательно использовать именно нейтральный флюс, — в отличие от активных флюсов (ортофосфорная и соляная кислоты, хлористый цинк и др.), он со временем не окисляет контакты и менее токсичен. Вне зависимости от используемого флюса после сборки устройства его лучше отмыть с помощью спирта. Для активных флюсов эта процедура является обязательной, для нейтральных — в меньшей степени.
• Припой. Наиболее распространенным является легкоплавкий оловянно-свинцовый припой ПОС-61. Бессвинцовые припои менее вредны при вдыхании паров во время пайки, но обладают более высокой температурой плавления при меньшей текучести и склонностью к деградации шва со временем.
• Небольшие плоскогубцы для сгибания выводов.
• Кусачки или бокорезы для обкусывания длинных концов выводов и проводов.
• Монтажные провода в изоляции. Лучше всего подойдут многожильные медные провода сечением от 0.35 до 1 мм2.
• Мультиметр для контроля напряжения в узловых точках.
• Изолента или термоусадочная трубка.
• Небольшая макетная плата из стеклотекстолита. Достаточно будет платы размерами 60х40 мм.

Макетная плата из текстолита для быстрого монтажа

Виды светодиодных драйверов

Все драйверы для светодиодов можно разделить по принципу стабилизации тока. На сегодняшний день таких принципов два:

1. Линейный.
2. Импульсный.

Линейный стабилизатор

Предположим, в нашем распоряжении мощный светодиод, который нужно зажечь. Соберем простейшую схему:

Схема, поясняющая линейный принцип регулировки тока

Выставляем резистором R, выполняющим роль ограничителя, нужное значение тока – светодиод горит. Еcли напряжение питания изменилось (к примеру, батарея садится), поворачиваем движок резистора и восстанавливаем необходимый ток. Если увеличилось, то таким же образом ток уменьшаем. Именно это и делает простейший линейный стабилизатор: следит за током через светодиод и при необходимости «крутит ручку» резистора. Только делает он это очень быстро, успевая реагировать на малейшее отклонение тока от заданной величины. Конечно, никакой ручки у драйвера нет, ее роль выполняет транзистор, но суть пояснения от этого не меняется.

В чем недостаток линейной схемы стабилизатора тока? Дело в том, что через регулирующий элемент тоже течет ток и бесполезно рассеивает мощность, которая просто греет воздух. Причем чем входное напряжение больше, тем выше потери. Для светодиодов с небольшим рабочим током такая схема годится и успешно используется, но мощные полупроводники линейным драйвером питать себе дороже: драйверы могут съедать больше энергии, чем сам осветитель.

К преимуществам такой схемы питания можно отнести относительную простоту схемотехники и невысокую стоимость драйвера, сочетающуюся с высокой надежностью.

Линейный драйвер для питания светодиода в карманном фонаре

Импульсная стабилизация

Перед нами тот же светодиод, но схему питания соберем несколько иную:

Схема, поясняющая принцип работы широтно-импульсного стабилизатора

Теперь вместо резистора у нас кнопка КН и добавлен накопительный конденсатор С. Подаем напряжение на схему и нажимаем кнопку. Конденсатор начинает заряжаться, и при достижении на нем рабочего напряжения светодиод загорается. Если продолжать держать кнопку нажатой, то ток превысит допустимую величину, и полупроводник сгорит. Отпускаем кнопку. Конденсатор продолжает питать светодиод и постепенно разряжается. Как только ток опустится ниже допустимого для светодиода значения, снова нажимаем кнопку, подпитывая конденсатор.

Вот так сидим и периодически жмем кнопку, поддерживая нормальный режим работы светодиода. Чем выше питающее напряжение, тем нажатия будут короче. Чем напряжение ниже, тем кнопку придется держать нажатой дольше. Это и есть принцип широтно-импульсной модуляции. Драйвер следит за током через светодиод и управляет ключом, собранным на транзисторе или тиристоре. Делает он это очень быстро (десятки и даже сотни тысяч нажатий в секунду).

С первого взгляда работа утомительная и сложная, но только не для электронной схемы. Зато КПД импульсного стабилизатора может достигать 95%. Даже при питании сверхмощных светодиодных прожекторов потери энергии минимальны, а ключевые элементы драйвера не требуют мощных теплоотводов. Конечно, импульсные стабилизаторы несколько сложнее по конструкции и дороже, но все это окупается высокой производительностью, исключительным качеством стабилизации тока и отличными массогабаритными показателями.

Этот импульсный драйвер способен выдать ток до 3 А безо всяких радиаторов 

Выбор драйвера

Выбор драйвера во многом определяет место, где планируется установка светильника.

Например, в условиях складского помещения для светильника понадобится драйвер с рабочей температурой выше 0◦С и степенью влагостойкости от IP 20

Если освещать будем офис или любое другое административное помещение, где работают люди и нужна высокая освещаемость, то в таком случае надо брать во внимание и коэффициент пульсации: он не должен быть выше 5%. Границы входящего напряжения зависят от конкретных условий

Например, если в помещении установлено большое количество оборудования или оно достаточно мощное, то есть вероятность падения (скачков) напряжения в сети. В этом случае понадобится источник питания с универсальным входом.

Блоки питания и драйверы для светодиодных светильников

Напряжение в сети офисных помещений обычно стабильно, и стандартного диапазона входных напряжений бывает более чем достаточно. Но в любом случае светодиодный светильник нуждается в корректоре коэффициента мощности, потому что прибавочная мощность оказывается выше порога в 25 Ватт. Есть модели, рассчитанные на внутреннее освещение. Это модели светильников PLD-40 и PLD-60. Их коэффициент пульсации не выше 20%, а значит, они подойдут для освещения помещений, не требовательных к яркому освещению. Драйверы таких моделей защищены от короткого замыкания и перегревов, а также имеют полное соответствие требованиям электромагнитной совместимости. Таким образом, примеры моделей PLD-40 и PLD-60 продемонстрировали нам прекрасное соответствие для стандартных светильников без регулировки освещения.

Блок питания PLD-60-1050B для внутреннего светодиодного освещения

Требования к драйверам в зависимости от назначения светильника:

Если светильник устанавливается для наружного освещения, то главное требование для его драйвера – это широкий диапазон переносимых температур, гарантирующих исправную работу после длительного нахождения на морозе.

Герметичный контроллер с драйвером светодиодного светильника

Блок питания (кроме того, что он должен быть защищен указанным способом) должен обладать широким диапазоном входного напряжения ввиду того, что линии питания весьма нестабильны. Он должен быть надежно защищен от перепадов напряжения.

Если светильник устанавливается для освещения дорог, железной дороги, метро, то драйвер у такого светильника должен обладать виброустойчивостью. Этому способствует компаунд, который залит в блоки питания, что позволяет ему не воспринимать вибрации. В противном случае элементы просто отвалятся от платы при первой же вибрационной атаке.

От качества выполнения деталей драйвера зависят все параметры и возможности светильника. Среди них и такие важные, как уровень пульсации, диапазон рабочих температур, устойчивость к скачкам напряжения, температурный диапазон

Вот почему так важно качество комплектующих этого прибора. Как известно, светодиодный светильник led сам по себе является очень надежным осветительным прибором, отличающимся долговечностью

Однако он не сможет пройти весь срок своей службы, если не подойти должным образом к выбору драйвера в светодиодных лампах. Ведь основная причина выхода из строя светильника — не перегоревший светодиод, а плохой драйвер. Именно из-за него вам придется носить светильник на ремонт.

Виды драйверов по типу устройства

Современные драйвера, подключаемые для питания
светодиодных светильников, разделяются по принципу устройства на три основные
категории:

1. Электронные.
2. С
   конденсаторами.
3. Диммируемые.

Кроме того, внешне драйвер может иметь защиту в виде
корпуса с соответствующей защитой, либо быть без него. Рассмотрим подробно
особенности каждого варианта прибора.

Электронный

В схеме драйвера электронного типа для светодиодного
светильника обязательно включается модуль разгрузки схемы-регулировщика –
транзистор. На выходе также устанавливается электролитический конденсатор,
чтобы исключить или по возможности максимально снизить пульсацию. В отличие от
моделей балластного типа преобразователь подобного типа способен
стабилизировать электроток до 750 мА.

Однако помимо пульсирования электронные драйвера также подвергаются электромагнитным помехам в диапазоне высоких частот. Например, если в сеть со светодиодным светильником подключены радио, телевизор или роутер, он будет испытывать подобное воздействие. Устранить или снизить его помогает второй установленный в схеме конденсатор – керамического типа.

Недостаток электронного драйвера – высокая цена,
преимущество – максимальный КПД (близко к 95%). По этой причине им оснащаются
мощные светодиодные светильники – автофары, уличные фонари, прожекторы.

На
основе конденсаторов

Драйвера на базе конденсаторов относятся к категории
недорогих. Поэтому ими в большинстве случаев оснащаются дешевые светодиодные
светильники. Их главной особенностью часто является практически стопроцентная
пульсация. Эффект наблюдается, когда производители удаляют из схемы
сглаживающий блок. Еще один минус – минимальная электробезопасность.

Из плюсов выделяются КПД в 100% и возможность сборки
устройства своими руками. При этом чтобы устранить или снизить к минимуму
эффект мерцания, потребуется подобрать конденсатор заданного номинала. Внутри
помещения прибор освещения на таком драйвере лучше не устанавливать, так как он
будет существенно ухудшать зрительное восприятие и приводить к раздражению.

Диммируемые
преобразователи тока

Диммируемые драйвера помимо стабилизации тока
позволяют управлять интенсивностью свечения светильника. Механизм регулировки
основан на изменении выходных параметров силы тока, от значения которого
напрямую зависит яркость светового потока. При этом его подключение в схеме
возможно двумя методами:

1. Между
   стабилизатором и лед-светильником.
2. На
   пути от источника питания к преобразователю.

Первые функционируют по принципу ШИМ-управления, и
используются для светодиодных лент или приборов типа «бегущая строка». Вторые
позволяют регулировать параметры тока, а также посредством модуляции
широтно-импульсного типа.

Сами микросхемы драйверов могут различаться по
скорости пуска на два типа:

1. Плавные. Создают постепенное зажигание лед-элементов с нарастанием яркости. Существенно продлевают срок службы светильника.
2. Импульсные. Основываются микроконтроллере или импульс-генераторе.

С
корпусом или без него

Драйвер для светодиодных светильников могут как
оснащаться защитным корпусом, так быть и без него. Первые отличаются большей
надежностью, стойкостью к внешним условиям (воде, влаге, пыли), долговечностью.
Вторые дешевле, но служат меньше и не так стабильны в эксплуатации. Более всего
они подходят для скрытой установки.

Материал для лезвия

Светодиодное освещение с питанием от сети

Но для построения светодиодной схемы освещения необходимо построить специальные источники питания с регуляторами, трансформаторами или без них. В качестве решения нижеприведенная схема демонстрирует конструкцию светодиодного контура с питанием от сети без использования трансформаторов.

Схема светодиодной лампы на 220 В

Для питания этой цепи используется переменный ток 220 В, который подаётся в качестве входного сигнала. Ёмкостное реактивное сопротивление понижает напряжение переменного тока. Переменный ток поступает на конденсатор, пластины которого непрерывно заряжаются и разряжаются, а связанные токи всегда поступают в пластинки и выходят из них, что вызывает реактивное сопротивление, направленное против потока.

Реакция, создаваемая конденсатором, зависит от частоты входного сигнала. R2 сбрасывает накопленный ток из конденсатора, когда вся цепь выключена. Он способен хранить до 400 В, а резистор R1 ограничивает этот поток. Следующий этап схемы светодиодной лампы своими руками — это мостовой выпрямитель, который предназначен для преобразования сигнала переменного тока в постоянный ток. Конденсатор C2 служит для устранения пульсации в выпрямленном сигнале постоянного тока.

Резистор R3 служит в качестве ограничителя тока для всех светодиодов. В схеме использованы белые светодиоды, которые имеют падение напряжения около 3,5 В и потребляют 30 мА тока. Поскольку светодиоды подключены последовательно, потребление тока очень мало. Поэтому эта схема становится энергоэффективной и имеет бюджетный вариант изготовления.

Светодиодная лампа из отходов

LED 220 В может быть легко выполнена из неработающих ламп, ремонт или восстановление которых нецелесообразны. Лента из пяти светодиодов приводится в действие с использованием трансформатора. В цепи 0,7 uF / 400V полиэфирный конденсатор C1 снижает напряжение сети. R1 — это резистор для разрядки, который поглощает накопленный заряд от C1, когда вход переменного тока выключен.

Резисторы R2 и R3 ограничивают подачу тока при включении схемы. Диоды D1 — D4 образуют мост-выпрямитель, который выпрямляет пониженное напряжение переменного тока, а C2 действует как конденсатор фильтра. Наконец, стабилитрон D1 обеспечивает управление светодиодами.

Порядок изготовления настольной лампы своими руками:

Разберите и осторожно удалите разбитые стекла.
Аккуратно откройте сборку.
Снимите электронику и удалите её.
Соберите схему на 1 мм ламинатном листе.
Отрежьте круглый лист ламината (ножницами).
Отметьте положение шести круглых отверстий на листе.
Просверлите отверстия в соответствии со светодиодами заподлицо в шести отверстиях.
Используйте наконечник клея, чтобы удерживать светодиодную сборку в нужном положении.
Закройте сборку.
Убедитесь, что внутренняя проводка не касается друг друга.
Теперь осторожно протестируйте на 220 В.

LED для автомобиля

Используя ленту LED, можно легко изготовить самодельную красивую наружную подсветку автомобиля. Нужно использовать 4 светодиодных полосыы по одному метру для чёткого и яркого свечения. Для обеспечения водонепроницаемости и прочности соединения тщательно обрабатывают термоклеем. Правильное выполнение электрических соединений проверяется мультиметром. Реле IGN получает питание, когда двигатель работает и выключается после отключения двигателя. Чтобы понизить автомобильное напряжение, которое может достигать 14,8 V, в схему включается диод, обеспечивающий долговечность светодиодов.

Светодиодная лампа своими руками на 220в

Цилиндрическая лампа LED обеспечивает правильное и равномерное распределение генерируемой освещённости на всех 360 градусах, так что все помещение равномерно освещено.

Лампа оснащена интерактивной функцией защиты от перенапряжений, обеспечивающей идеальную защиту устройства от всех импульсов переменного тока.

40 светодиодов объединены в одну длинную цепь светодиодов, соединённых последовательно одна за другой. Для входного напряжения 220 В можно подключить около 90 светодиодов в ряд, для напряжения 120 В — 45 светодиодов.

Расчёт получен путём деления выпрямленного напряжения 310 В постоянного тока (от 220 В переменного тока) на прямое напряжение светодиода. 310/3,3 = 93 единиц, а для входов 120 В — 150/3,3 = 45 единиц. Если уменьшить количество светодиодов ниже этих цифр, возникнет риск перенапряжения и выход со строя собранной схемы.

Подключение станции своими руками – алгоритм работ

На насосном оборудовании есть два выхода. Они позволяют произвести ее подключение к водопроводу жилища и непосредственно к точке водозабора (в нашем случае – к скважине). Сначала нужно подсоединить станцию к колодцу. Делается это при помощи 32-миллиметровой пластиковой трубы для водоснабжения. Один из ее концов вы подключаете к насосу, а второй погружаете в скважину. Желательно произвести теплоизоляцию трубного изделия, используя хороший утеплитель. Подойдет продукция под брендом Термофлекс.

Работа станции после подключения

На конец трубы, который погружается в источник водозабора, необходимо смонтировать грубый фильтр очистки. Его функцию выполняет тонкая сетка из металла. Сверху ставьте обратный клапан. Он обеспечит постоянное наполнение водой трубного изделия. Если жидкости в трубе не будет, станция не сможет выкачивать ее из колодца. Металлический фильтр и клапан фиксируйте при помощи муфты, имеющей резьбу наружного типа. Аналогичный крепеж используется и для монтажа второго торца трубы. Схема крепления в данном случае выглядит так: подключаете американку (кран) к выходу насоса, затем ставите муфту и соединяете ее цанговым приспособлением с пластиковым трубным изделием. Все работы выполняются своими руками без малейших затруднений.

https://youtube.com/watch?v=8ZpvOXB7cXc

Следующий шаг – подключение оборудования к водопроводу. Для этих целей на станции (в верхней ее части) имеется специальный вход. К нему сначала подсоединяют (на резьбу) кран-американку, а после этого ввинчивают 32-миллиметровую комбинированную муфту (обычно полипропиленовую). Обязательно следует спаять муфту и трубу. Тогда их соединение будет по-настоящему прочным. Вы подсоединили все элементы насосной станции. Можете запускать ее и наслаждаться бесперебойной подачей воды в ваш дом из скважины!

Электрическая схема

После подключения к источнику энергии ток с патрона переходит в цоколь. К цоколю припаяны провода, через которые происходит подача электроэнергии на драйвер. После преобразования ток подается на плату с диодами. Схема драйвера светодиодной лампы на 220 вольт может отличаться в зависимости от производителя.

Драйвер led-лампы на 220 В может быть:

• без стабилизации;
• со стабилизацией напряжения;
• со стабилизацией тока.

Самый простой первого типа. Второй тип скорее блок питания, а не то, что называется драйвером. Настоящий полноценный драйвер стабилизирует ток.

Особая разновидность – компактные автономные светильники, которые можно установить стационарно и перемещать. При наличии подключения к сети светодиод работает от нее, параллельно заряжается аккумулятор. В момент, когда сетевое напряжение отключается, схема переключается на работу освещения от АКБ. Изменение режима осуществляется при помощи выключателя, размещенного на корпусе.

Схемы с конденсаторами для снижения напряжения

Блоки питания без стабилизации используют некоторые китайские производители. Принцип работы основан на снижении напряжения на входе при помощи конденсатора. Лампа работает исправно, если в сети напряжение относительно стабильное.

На входе (кроме гасящего конденсатора) стоят резисторы. Ток поступает на диодный мост (выпрямляется), далее – на еще один конденсатор, потом – через резистор на последовательную цепочку светодиодов.

По строению такой драйвер вовсе не драйвер. При скачках напряжения светильник мигает, при повышении напряжения сгорает. Нормально такой источник света может работать только при отсутствии «скачков» в электросети. Есть 2 плюса – такие лампы стоят дешево и просто ремонтируются.

Принцип действия электрической схемы блока питания со стабилизацией напряжения достаточно простой. Конденсатор на входе снижает вольтаж до 20 В, потом ток поступает на диодный мост для выпрямления, после сглаживания вторым конденсатором переходит на стабилизатор, сглаживается третьим конденсатором, через резистор поступает на последовательную цепочку светодиодов.

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.

Как быстро увлажнитель обеспечит необходимую влажность?