Лед драйвер что это – что это такое, как выбрать и подключить

Для светодиодных же светильников такие блоки не подойдут. Поэтому для их питания используются драйверы.

В чем отличия драйвера от блока питания

Почему же для светодиодов нельзя применять простой БП, и для чего нужен именно драйвер?

Драйвер — это устройство похожее на блок питания.

Однако, как только в него подключаешь нагрузку, он заставляет стабилизироваться на одном уровне не напряжение, а ток!

Светодиоды «питаются» электрическим током. Также у них есть такая характеристика, как падение напряжения.

Если вы видите на светодиоде надпись 10мА и 2,7В, то это означает, что максимально допустимый ток для него 10мА, не более.

При протекании тока такой величины, на светодиоде потеряется 2,7 Вольт. Именно потеряется, а не требуется для работы. Добьетесь стабилизации тока и светодиод будет работать долго и ярко.

Более того, светодиод — это полупроводник. И сопротивление этого полупроводника зависит от напряжения, которое на него подано. Изменяется сопротивление по графику — вольтамперной характеристике.

Если на нее посмотреть, то становится видно, даже если вы не намного увеличите или уменьшите напряжение, это резко, в разы изменит величину тока.

Причем зависимость не прямо пропорциональная. 

Казалось бы, один раз выставь точное напряжение и можно получить номинальный ток, который необходим для светодиода. При этом, он не будет превышать предельные величины. Вроде бы и обычный блок с этим должен справиться.

Однако у всех светодиодов уникальные параметры и характеристики. При одном и том же напряжении они могут «кушать» разный ток.

Мало того, эти параметры еще способны меняться при изменении окружающей температуры.

А температурный диапазон работы светодиодных светильников очень большой.
Например, зимой на улице может быть -30 градусов, а летом уже все +40. И это в одном и том же месте.

Работать они конечно будут, но в каком режиме светоотдачи и насколько долго неизвестно. Заканчивается такая работа всегда одинаково — выгоранием светодиода.

Кстати, при превышении температуры световой поток у светодиодных светильников всегда падает, даже у тех, которые подключены через драйвер. У некачественных экземпляров световой поток падает очень сильно, стоит им поработать около часа и нагреться.

У качественных изделий световой поток с нагревом уменьшается слабо, но все же уменьшается.

Поэтому каждому светильнику после запуска, нужно дать время, чтобы он вышел на свой рабочий режим и световой поток стабилизировался. Его изменение должно быть не более 10% от начального.

Многие недобросовестные производители хитрят и измеряют эти параметры сразу после включения, когда поток еще максимальный.

А уже эту последовательную цепочку подключают к драйверу. Данные цепочки можно комбинировать различными способами. Создавать последовательно-параллельные или гибридные схемы.

Недостатки драйверов

Безусловно и у драйверов есть свои неоспоримые недостатки:

• во-первых они рассчитаны только на определенный ток и мощность 

А это значит, что для каждого драйвера каждый раз придется подбирать определенное количество светодиодов. Если один из них случайно выйдет из строя в процессе работы, то драйвер весь ток запустит на оставшиеся.

Что приведет к их перегреву и последующему выгоранию. То есть потеря одного светодиода влечет за собой поломку всей цепочки.

Бывают и универсальные модели драйверов, для них не важно количество светодиодов, главное чтобы их общая мощность не превышала допустимую. Но они гораздо дороже.

• узкоспециализированность на светодиодах 

Простые блоки питания можно использовать для разных нужд, везде где необходимы 12В и более, например для систем видеонаблюдения.

Основное же предназначение драйверов — это светодиоды.

А есть бездрайверные заводские светильники? Есть. Не так давно на рынке появилось немало таких Led светильников и прожекторов.

Однако энергоэффективность у них не очень высокая, на уровне обычных люминесцентных ламп. И как он поведет себя при возможных перепадах параметров в наших сетях, большой вопрос.

Светодиодные ленты — подключение от блока питания или драйвера?

Отдельный вопрос это светодиодные ленты. Для них вовсе не нужны драйвера, и как известно они подключаются от привычных нам блоков питания 12-36 Вольт.

Казалось бы в чем подвох? Там же тоже стоят светодиоды.

А дело в том, что драйвер уже автоматически присутствует в самой ленте.

Все вы видели на светодиодных лентах впаянные сопротивления (резисторы).

Они как раз таки и отвечают за ограничение тока до номинальной величины. Одно сопротивление устанавливается на три последовательно подключенных светодиода.

Такие участки ленты, рассчитанные на напряжение 12 Вольт называют кластерами. Эти отдельные кластеры на всем протяжении ленты подключены между собой в параллель.

И именно благодаря такому параллельному соединению, на все светодиоды подается одинаковое напряжение 12В. Благодаря кластеризации при монтаже низковольтной ленты, ее спокойно можно отрезать на мелкие кусочки, состоящие минимум из 3-х светодиодов.

Казалось бы, решение найдено и где здесь недостаток? А главный недостаток такого устройства — эти резисторы не проделывают никакой полезной работы.

Они лишь дополнительно нагревают окружающее пространство и сам светодиод возле него. Именно поэтому светодиодные ленты не светят так ярко, как нам хотелось бы. Вследствие чего, их используют лишь как дополнительный свет интерьера.

Сравните 60-70 люмен/ватт у светодиодных лент, против 120-140 лм/вт у светильников и решений на основе драйверов.

Возникает вопрос, а можно ли найти ленту без сопротивлений и подключить к ней драйвер отдельно? Да, такие устройства например применяют в светодиодных панелях.

Их часто монтируют в подвесном потолке и не только. Применяются они без сопротивлений. Еще их называют токовыми светодиодными линейками.

Именно токовыми. Здесь все отдельные участки линеек подключаются последовательно на один драйвер. И все прекрасно работает.

svetosmotr.ru

Драйвер или блок питания для светодиодов?

Сегодня в продаже можно увидеть множество различных типов источников питания для светодиодов. Данная статья призвана облегчить выбор нужного вам источника.

Прежде всего, рассмотрим различие стандартного блока питания и драйвера для светодиодов. Для начала нужно определиться — что такое блок питания ? В общем случае это — источник питания любого типа, представляющий собой отдельный функциональный блок. Обычно он имеет определенные входные и выходные параметры, причем неважно — для питания каких именно устройств предназначен. Драйвер для питания светодиодов обеспечивает стабильный ток на выходе. Другими словами — это тоже блок питания. Драйвер — это лишь маркетинговое обозначение — дабы избежать путаницы. До появления светодиодов источники тока — а им и является драйвер, не имели широкого распространения. Но вот появился сверхъяркий светодиод — и разработка источников тока пошла семимильными шагами. А чтобы не путаться — их называют драйверами. Итак, давайте договоримся о некоторых терминах. Блок питания — это источник напряжения (constant voltage), Драйвер — источник тока (constant current). Нагрузка — то, что мы подключаем к блоку питания или драйверу.

Блок питания

Большинство электроприборов и компонентов электроники требуют для своей работы источник напряжения.  Им является обычная электрическая сеть, которая присутствует в любой квартире в виде розетки.  Всем известно словосочетание «220 вольт». Как видите — ни слова о токе. Это означает, что если прибор рассчитан на работу от сети 220 В, то вам неважно — сколько тока он потребляет. Лишь бы было 220 — а ток он возьмет сам — столько, сколько ему нужно. К примеру, обычный электрический чайник мощностью 2 кВт (2 000 Вт), включенный в сеть 220 в, потребляет следующий ток: 2 000/220 =9 ампер. Довольно много, учитывая, что большинство обычных электрических удлинителей рассчитано на 10 ампер. В этом причина частого срабатывания защиты (автомата) при включении чайников в розетку через удлинитель, в который и так вставлено много приборов — компьютер, например. И хорошо, если защита сработает, в противном случае удлинитель может просто расплавиться.  И так — любой прибор, рассчитанный на включение в розетку — зная, какова его мощность, можно вычислить потребляемый ток.

Но большинство бытовых устройств, таких как телевизор, DVD-проигрыватель, компьютер, нуждаются в понижении сетевого напряжения с 220 В до нужного им уровня — например, 12 вольт. Блок питания — это как раз то устройство, которое занимается таким понижением. 

Понизить напряжение сети можно разными способами. Самые распространенные блоки питания — трансформаторный и импульсный.

Блок питания на основе трансформатора

В основе такого блока питания лежит большая, железная, гудящая штуковина.:) Ну, нынешние трансформаторы гудят поменьше. Основное достоинство — простота и относительная безопасность таких блоков. Они содержат минимум деталей, но при этом обладают неплохими характеристиками. Основной минус — КПД и габариты. Чем больше мощность блока питания — тем он тяжелее. Часть энергии расходуется на «гудение» и нагрев 🙂 Кроме того, в самом трансформаторе теряется часть энергии. Другими словами — просто, надежно, но имеет большой вес и много потребляет — КПД на уровне 50-70%. Имеет важный неотъемлемый плюс — гальваническую развязку от сети. Это означает, что если произойдет неисправность или вы случайно залезете рукой во вторичную цепь питания — током вас не стукнет 🙂  Еще один несомненный плюс — блок питания может быть включен в сеть без нагрузки — это ему не повредит.

Но давайте посмотрим, что будет, если перегрузить такой блок питания. 
Имеется: трансформаторный блок питания с выходным напряжением 12 вольт и мощностью 10 ватт. Подключим к нему лампочку 12 вольт 5 ватт. Лампочка будет светиться на все свои 5 ватт и потреблять тока 5 / 12 = 0,42 А.

Подключим вторую лампочку последовательно к первой, вот так:

Обе лампочки будут светиться, но очень тускло. При последовательном соединении ток в цепи останется тем же — 0,42 А, а вот напряжение распределится между двумя лампочками, то есть каждая получит по 6 вольт. Понятно, что светиться они будут еле-еле. Да и потреблять при этом будут каждая примерно по 2,5 Вт.
Теперь изменим условия — подключим лампочки параллельно:

В итоге напряжение на каждой лампе будет одинаковое — 12 вольт, а вот тока они возьмут каждая по 0,42 А. То есть ток в цепи возрастет в два раза.  Учитывая, что блок у нас мощностью 10 Вт — мало ему уже не покажется — при параллельном включении мощность нагрузки, то есть лампочек, суммируется. Если мы еще и третью подключим — то блок питания начнет дико греться и в конце концов сгорит, возможно, прихватив с собой вашу квартиру.  А все это потому, что он не умеет ограничивать ток. Поэтому очень важно правильно рассчитать нагрузку на блок питания. Конечно, блоки посложнее содержат защиту от перегрузки и автоматически отключаются. Но рассчитывать на это не стоит — защита, бывает, тоже не срабатывает.

Импульсный блок питания

Самый простой и яркий представитель — китайский блок питания для галогеновых ламп 12 В. Содержит небольшое количество деталей, легкий, маленький. Размеры 150 Вт блока — 100х50х50 мм, вес грамм 100. Такой же трансформаторный блок питания весил бы килограмма три, а то и больше. В блоке питания для галогенных ламп тоже есть трансформатор, но он маленький, потому что работает на повышенной частоте. Надо отметить, что КПД такого блока тоже не на высоте — порядка 70-80%, при этом он выдает приличные помехи в электрическую сеть. Есть еще множество блоков, основанных на аналогичном принципе — для ноутбуков, принтеров и т.п. Итак, основное достоинство — небольшие габариты и малый вес. Гальваническая развязка также присутствует. Недостаток — тот же, что и у его трансформаторного собрата. Может сгореть от перегрузки 🙂 Так что если вы решили сделать у себя дома освещение на 12 В галогенных лампах — подсчитайте допустимую нагрузку на каждый трансформатор. 

Желательно создавать от 20 до 30% запаса. То есть если у вас трансформатор на 150 Вт — лучше не вешайте на него больше, чем 100 Вт нагрузки.  И внимательно следите за равшанами, если они делают у вас ремонт. Расчет мощности им доверять не стоит. Также стоит отметить, что импульсные блоки не любят включения без нагрузки. Именно поэтому не рекомендуется оставлять зарядные устройства для сотовых в розетке по окончании зарядки. Впрочем, это все делают, поэтому большинство нынешних импульсных блоков содержат защиту от включения без нагрузки.

Эти два простых представителя семейства блоков питания выполняют общую задачу — обеспечение нужного уровня напряжения для питания устройств, которые к ним подключены. Как уже было сказано выше — устройства сами решают — сколько тока им нужно.

Драйвер

В общем случае драйвер — это источник тока для светодиодов. Для него обычно не бывает параметра «выходное напряжение». Только выходной ток и мощность. Впрочем, вы уже знаете, как можно определить допустимое выходное напряжение — делим мощность в ваттах на ток в амперах.

На практике это означает следующее. Допустим, параметры драйвера следующие: ток — 300 миллиампер, мощность — 3 ватта. Делим 3 на 0,3 — получаем 10 вольт. Это максимальное выходное напряжение, которое может обеспечить драйвер. Предположим, что у нас есть три светодиода, каждый из них рассчитан на 300 мА, а напряжение на диоде при этом должно быть около 3 вольт. Если мы подключим один диод к нашему драйверу, то напряжение на его выходе будет 3 вольта, а ток 300 мА. Подключим второй диод последовательно (см. пример с лампами выше) с первым — на выходе будет 6 вольт 300 мА, подключим третий — 9 вольт 300 мА. Если же мы подключим светодиоды параллельно — то эти 300 мА распределятся между ними примерно поровну, то есть примерно по 100 мА. Если мы подключим к драйверу на 300 мА трехваттные светодиоды с рабочим током 700 мА — они будут получать только 300 мА.  

Надеюсь, принцип понятен. Исправный драйвер ни при каких условиях не выдаст больше тока, чем он рассчитан — как бы вы не подключали диоды.  Надо отметить, что есть драйвера, которые рассчитаны на любое количество светодиодов, лишь бы их общая мощность не превышала мощность драйвера, а есть те, которые рассчитаны на определенное количество — 6 диодов, например. Некоторый разброс в меньшую сторону они, впрочем, допускают — можно подключить пять диодов или даже четыре. КПД универсальных драйверов хуже чем у их собратьев, рассчитанных на фиксированное количество диодов в силу некоторых особенностей работы импульсных схем.  Также драйвера с фиксированным количеством диодов обычно содержат защиту от нештатных ситуаций. Если драйвер рассчитан на 5 диодов, а вы подключили три — вполне возможно, что защита сработает и диоды либо не включатся, либо будут мигать, сигнализируя об аварийном режиме. Надо отметить, что большинство драйверов плохо переносят подключение к питающему напряжению без нагрузки — этим они сильно отличаются от обычного источника напряжения.

Итак, разницу между блоком питания и драйвером мы определили. Теперь рассмотрим основные типы драйверов для светодиодов, начиная с самых простых.

Резистор

Это простейший драйвер для светодиода. Выглядит как бочонок с двумя выводами. Резистором можно ограничить ток в цепи, подобрав нужное сопротивление.

Недостаток — низкий КПД, отсутствие гальванической развязки. Способов надежно запитать светодиод от сети 220 В через резистор не существует, хотя во многих бытовых выключателях подобная схема используется.

Конденсаторная схема.

Сходна со схемой на резисторе. Недостатки те же. Возможно изготовить конденсаторную схему достаточной надежности, но при этом стоимость и сложность схемы сильно возрастут.

Микросхема LM317

Это следующий представитель семейства простейших драйверов для светодиодов. Подробности — в вышеупомянутой статье о светодиодах в авто. Недостаток — низкий КПД, требуется первичный источник питания.  Преимущество — надежность, простота схемы.

Драйвер на микросхеме типа HV9910

Данный тип драйверов получил изрядную популярность благодаря простоте схемы, дешевизне комплектующих и небольших габаритах.

Преимущество — универсальность, доступность. Недостаток — требует квалификации и осторожности при сборке. Отсутствует гальваническая развязка с сетью 220 В. Высокие импульсные помехи в сеть. Низкий коэффициент мощности.

Драйвер с низковольтным входом

В эту категорию входят драйверы, рассчитанные на подключение к первичному источнику напряжения — блоку питания или аккумулятору. Например, это драйверы для светодиодных фонарей или ламп, предназначенных для замены галогенных 12 В. Преимущество — небольшие габариты и вес, высокий КПД, надежность, безопасность при эксплуатации. Недостаток — требуется первичный источник напряжения.

Сетевой драйвер

Полностью готовы к использованию и содержат все необходимые элементы для питания светодиодов. Преимущество — высокий КПД, надежность, наличие гальванической развязки, безопасность при эксплуатации. Недостаток — высокая стоимость, труднодоступны для приобретения. Могут быть как в корпусе, так и без корпуса. Последние обычно применяют в составе ламп или других источников света.

Применение драйверов на практике

Большинство людей, планирующих использовать светодиоды, совершают типичную ошибку. Сначала приобретаются сами СИД, затем под них подбирается драйвер. Ошибкой это можно считать потому, что в настоящее время мест, где можно приобрести в достаточном ассортименте драйвера, не так уж и много. В итоге, имея на руках вожделенные светодиоды, вы ломаете голову — как подобрать драйвер из имеющегося в наличии.  Вот купили вы 10 светодиодов — а драйвера только на 9 есть. И приходится ломать голову — как быть с этим лишним светодиодом. Может быть, проще было сразу на 9 рассчитывать. Поэтому выбор драйвера должен происходить одновременно с выбором светодиодов.  Далее, нужно учитывать особенности светодиодов, а именно падение напряжения на них. К примеру, красный 1 Вт светодиод имеет рабочий ток 300 мА и падение напряжения 1,8-2 В. Потребляемая им мощность составит 0,3 х 2 = 0,6 Вт. А вот синий или белый светодиод имеет при таком же токе падение напряжения 3-3,4 В, то есть мощность 1 Вт. Стало быть, драйвер с током 300 мА и мощностью 10 Вт «потянет» 10 белых или 15 красных светодиодов. Разница существенная.

Хочу заметить, что многие ошибочно предполагают, что рабочий ток 1 Вт светодиодов — 350 мА. Это не так, 350 мА — это МАКСИМАЛЬНЫЙ рабочий ток. Это означает, что при продолжительной работе необходимо использовать источник питания с током 300-330 мА. Это же верно и для параллельного включения — ток на один светодиод не должен превышать указанной цифры 300-330 мА. Вовсе не значит, что работа на повышенном токе вызовет отказ светодиода. Но при недостаточном теплоотводе каждый лишний миллиампер способен сократить срок службы.  К тому же чем выше ток — тем ниже КПД светодиода, а значит, сильнее его нагрев.

Если речь пойдет о подключении светодиодной ленты или модулей, рассчитанных на 12 или 24 вольта, нужно принимать во внимание, что предлагаемые для них источники питания ограничивают напряжение, а не ток, то есть не являются драйверами в принятой терминологии. Это означает, во-первых, что нужно внимательно следить за мощностью нагрузки, подключаемой к определенному блоку питания. Во-вторых, если блок недостаточно стабилен, скачок выходного напряжения может погубить вашу ленту.  Слегка облегчает жизнь то, что в лентах и модулях (кластерах) установлены резисторы, позволяющие ограничить ток до определенной степени. Надо сказать, светодиодная лента потребляет относительно большой ток. Например, лента smd 5050, количество светодиодов в которой составляет 60 штук на метр, потребляет около 1,2 А на метр. То есть для запитки 5 метров понадобится блок питания с током не менее 7-8 ампер. При этом 6 ампер потребит сама лента, а один-два ампера нужно оставить про запас, чтобы не перегрузить блок. А 8 ампер — это почти 100 ватт. Такие блоки недешевы.

Драйверы более оптимальны для подключения ленты, но найти такие специфические драйвера проблематично. 

Подытоживая, можно сказать, что выбору драйвера для светодиодов нужно уделять не меньше, а то и больше внимания, чем светодиодам. Небрежность при выборе чревата выходом из строя светодиодов, драйвера, чрезмерным потреблением и другими прелестями 🙂

Юрий Рубан, ООО «Рубикон», 2010 г. Барнаул

led-mark.ru

Драйвер для светодиодов: принцип работы

В этой статье мы расскажем чем отличается драйвер для светодиодов от блока питания, какой принцип работы в основе стандартных драйверов, а также в чем преимущества и недостатки каждого из этих элементов питания.

Отличия блока питания от драйвера для светодиодов

Блок питания, просто даже судя по его названию, это отдельный функциональный элемент какой-либо цепи, отвечающий за подачу питания на те или иные приборы. Блок питания может иметь различные показатели мощности, напряжения и силы тока, выдаваемых на выходе. И именно напряжение является фактически основным параметром. В свою очередь драйвер для питания светодиодов выполняет фактически ту же функцию, но основным отличием является то, что драйвер отвечает за стабильную силу выдаваемого тока. В случае со светодиодами это достаточно важный момент. Так как оба эти элемента, и блок питания и драйвер, выполняют схожую функцию, их достаточно часто путают. Как раз в маркетинговых целях и было придумано отдельное название «драйвер», чтобы максимально разграничить эти два устройства.

В силу того, что большинство электроприборов работает от 220 В и подключаются к стандартной розетке, мы не привыкли задумываться о потребляемом токе. В случае же с подключением светодиодов, светодиодных лент и прочей подобной осветительной техники — это фактически самый важный параметр.

Блок питания

Рассмотрим отличия в работе блоков питания и драйвера для светодиодов на простом примере. Блок питания, как мы выяснили, отвечает за стабильное выходное напряжение. Значит, если к блоку питания с выходным напряжением 12 В подключить, например, одну лампу 12 вольт 5 ватт, то она потребует 0,42 А тока (5 / 12 = 0,42 А). Если подключить 2 такие лампы, то блок питания вынужден будет для обеспечения 12 вольт для каждой лампы, выдать ток в два раза больший. И так далее. Если неправильно рассчитать нагрузку на блок питания, он будет продолжать работать и выдавать стабильное напряжение, но со временем это может привести к его перегреву, выходу из строя, а может быть и к пожару.

Драйвер для светодиодов

С драйвером для светодиодов все несколько иначе. В его задачи входит вывод в цепь стабильного тока и что бы вы ни подключили к драйверу, ток не будет больше, чем тот, на который рассчитан драйвер. Например, у вас есть драйвер с параметрами мощности 3 ватта и тока 300 мА. Соответственно, напряжение, которое он сможет выдать равняется 10 вольтам (3 / 0,3 = 10). Такой драйвер сможет контролировать работу любого количества светодиодов, суммарное напряжение которых не превышает 10 вольт, а заявленный рабочий ток составляет 300 мА. Если подключить к нему диоды с рабочим током 700 мА, они все равно будут получать не более 300 мА.

Это помогает обезопасить светодиоды от перегрева, обеспечить более стабильную их работу, а как следствие, значительно увеличивает срок их службы.

Основные виды драйверов

В продаже на сегодняшний день вы можете найти два вида драйверов. Одни из них рассчитаны на любое количество светодиодов (главное, чтобы суммарная мощность их не превышала заявленную), а другие служат для подключения определенного строгого количества диодов. Именно этот момент стоит учитывать при выборе конкретного драйвера.

Также драйверы можно разделить по типу их конструкции и принципу работы. Существуют драйверы на основе резистора, конденсаторной схемы, микросхемы LM317, микросхемы HV9910, драйверы с низковольтным входом и сетевые драйверы. Каждый из этих типов имеет свои преимущества и недостатки, свой КПД и особенности подключения.

Выбор и покупка драйвера для светодиодов

Для того, чтобы обеспечить качественное подключение светодиодов, а также гарантировать их полную совместимость с драйвером и долговечность работы, вам необходимо приобретать диоды и драйвер строго в связке, подбирая их максимально совместимыми друг к другу. Также при выборе драйвера обязательно стоит учитывать условия в которых он будет работать и конкретные задачи, которые будут выполнять светодиоды, подключенные к нему.

Стоит заметить, что приобретая драйвер для светодиодов и сами диоды, многие покупатели ошибочно воспринимают максимальный заявленный уровень тока как рабочий. Например, если рабочий ток светодиодов 350 мА, то это максимальный показатель. Следовательно, в качестве источника питания стоит использовать драйвер с током 300-330 мА. Работа на повышенном токе, возможно, и не спровоцирует выход светодиодов из строя, но может значительно сократить срок их службы.

led.kiev.ua

Зачем светодиоду нужен драйвер? | ЭлектроУникум

dcAlex ♦ 12.05.2013 ♦ 13 комментариев

Сегодняшний пост, решил посвятить вопросу, который с однойстороны вроде как и не требует особого внимания, а с другой стороны часто возникает у людей, которые начинают знакомиться с миром светодиодной светотехники.

Итак «Зачем светодиоду нужен драйвер?»

Начнём с основ, которые не сильно поменялись со времен изобретения Ником Холоньяком в 1962 году первого красного светодиода. Светодиод — это полупроводниковый диод, преобразующий приложенную к нему
электрическую энергию в некогерентное световое излучение. Световое излучение достигается за счет рекомбинации неосновных носителей в области p-n перехода. Поток неосновных носителей в свою очередь обеспечивается прямым напряжением смещения.

Вот тут-то возникает основные трудности у начинающих разработчиков светодиодных устройств.  Дело в том, что в отличии от обычных выпрямительных диодов, кроме того что у светодиодов значение прямого напряжения больше,  больше и его разброс .  И если  эту особенность не учесть , то это может привести к печальным последствиям, так как небольшие изменения прямого напряжения приводят к значительным изменениям тока. Причем ни у одного производителя  вы не найдете этот диапазон, по крайней мере на сегодняшний день. В лучшем случае, как например для  светодиодов Cree, вы найдете типовые  и максимальные значения. Пример типовой вольт амперной характеристики на примере диода XQ-D дан на рисунке, также в таблице приведены значения прямого напряжения падения.

И если с разбросом прямого напряжения падения всё понятно  перейдём к следующему факту. Яркость  светодиода зависит от протекающего через него тока, а не напряжения. Т.е если мы хотим заставить светодиод выдать необходимый нам световой поток, а для цветных светодиодов ещё  и получить заявленный цвет, мы должны обеспечить необходимое значения тока через него. Типовая зависимость светового потока от  заданного тока дана ниже на примере диода XQ-D.

Соответственно, чтобы достичь заявленной производителем оптимальной яркости нам необходимо обеспечить светодиод соответствующим током.  Таким образом становиться ясным, что основное назначение драйвера светодиода — это обеспечить требуемый ток. В простейшем случае драйвер светодиода не что иное как обычный источник постоянного тока, обеспечивающий заданное значение тока через светодиод.

Поэтому вполне логичным выглядит использование источника постоянного стабилизированного напряжения  с резистором в качестве токоограничевающего/преобразующего  напряжение в ток элемента.

Действительно такое решение достаточно простое, дешёвое и требует минимального  количества компонентов .  Одним из минусов такого решения является тот факт, что из-за разброса параметров светодиода, при заданном и рассчитанном значении резистора мы будем иметь разброс тока через диод и следовательно  будет различаться световой поток.  При небольших количествах устройств  данный минус обходиться простым подбором резистора под конкретные диоды. Но данное решение начинает становиться большим минусом когда речь заходит о серийном производстве.

Также  не смотря на то, что  резистор является простейшим преобразователем напряжения в ток, КПД такого решения будет тем ниже чем больше  падение напряжения на резисторе, что становиться существенным ограничением при использовании мощных светодиодов где рабочий ток 1А и более.

И напоследок следует отметить, что большинство  драйверов светодиодов кроме управления током через светодиод позволяют реализовать дополнительные функции: диммирование, защита системы от обрыва и короткого замыкания, тепловая защита и т.д. Поэтому если не  стоит вопрос энергоэффективности,  повторяемости световых характеристик, управления световым потоком,  защиты системы от сбоев то собственно говоря драйвер и не нужен. Во всех других случаях без него будет трудно обойтись.  Если  есть другие интересующие вопросы по  данной тематике, оставляйте комментарии — будем на них отвечать по мере сил и возможностей.

Пример расчёта LED-драйвера представлен в статье:  Расчёт неизолированного драйвера светодиода на примере LM3448.

Другие статьи по теме светодиодного освещения можно найти в рубрике «Светодиодное освещение».

electrounikum.wordpress.com

драйверы мощных светодиодов от Maxim

Светодиоды — это низковольтные полупроводниковые приборы. Для того чтобы обеспечить длительный срок службы светодиода, необходимо стабилизировать протекающий через него ток, а не напряжение. Дело в том, что даже незначительное изменение прямого напряжения на светодиоде приведет к резкому скачку тока, протекающего через него (рис. 1). В качестве примера взят полноцветный RGBW-светодиод из серии MC-E компании Cree (буква «W» подчеркивает, что светодиоды этой серии обеспечивают еще и белое свечение). Кроме того, падения напряжений на светодиодах разных цветов довольно сильно отличаются. Например, на светодиоде красного цвета оно примерно в 1,5 раза меньше чем на синем, белом или зеленом. Этот фактор необходимо учитывать при последовательном включении, так как при одинаковом количестве последовательно включенных светодиодов разных цветов суммарное падение напряжения может отличаться на 50%.

 

Рис. 1. Зависимости прямых падений напряжения от тока для светодиодов разных цветов

Еще одна причина, заставляющая питать светодиоды именно стабилизированным током — это зависимость светового потока от протекающего через них тока. Эту зависимость используют при необходимости регулировки яркости светодиодного светильника или для получения различных цветовых оттенков свечения в полноцветных RGBW. Однако в большинстве случаев требуется именно стабильное равномерное свечение. На рисунке 2 приведены зависимости светового потока для светодиодов разных цветов на примере серии MC-E компании Cree. Из рисунка 2 видно, что для изменения светового потока светодиодов серии MC-E от 20 до 100 процентов ток светодиода должен изменяться от 100 до 350 мА. Диапазон изменения тока обычно регулируется с помощью светодиодных драйверов.

 

 

Рис. 2. Зависимости светового потока от прямого тока через светодиоды разных цветов

 

Линейные драйверы светодиодов

Компания Maxim выпускает линейные и импульсные драйверы светодиодов. Выходной каскад линейных драйверов представляет собой генератор тока на полевом транзисторе с p-каналом. Структура и типовая схема включения линейного драйвера показана на рис. 3.

 

 

Рис. 3. Типовая схема включения и структура линейного драйвера

Ток через последовательно включенные светодиоды задается резистором RSENSE (датчиком тока). Падение напряжения на этом резисторе определяет выходное напряжение дифференциального усилителя DIFF AMP, поступающее на неинвертирующий вход регулирующего усилителя IREG. Регулирующий ОУ сравнивает напряжение ошибки с опорным, формируя на своем выходе потенциал для управления полевым транзистором с p-каналом, работающим в линейном режиме, поэтому рассматриваемые драйверы проигрывают в эффективности импульсным. Однако линейные драйверы обладают простотой применения, низкой ценой и минимальными электромагнитными излучениями (ЭМИ).

В некоторых приложениях (например, в автомобильных) цена и простота применения имеют определяющее значение при выборе светодиодного драйвера. Основные параметры линейных драйверов светодиодов приведены в таблице 1.

Таблица 1. Линейные драйверы мощных светодиодов (Linear HB LED drivers)

Наименование	Области применения			Uвх, В	Iвых.макс., А	ШИМ-димминг (PWM-Dimming)	Корпус
	Автомобильные приложения	Общее применение	Подсветка дисплея
MAX16800	Да	Да		6,5…40	0,35	1:30	16-TQFN
MAX16803	Да	Да		6,5…40	0,35	1:200	16-TQFN
MAX16804/05/06	Да	Да		5,5…40	0,35	1:200	20-TQFN
MAX16815	Да	Да		6,5…40	0,1	1:100	6-TDFN
MAX16823	Да	Да		5,5…40	0,1/канал	1:200	16-TQFN; 16-TSSOP
MAX16824	Да	Да	Да	6,5…28	0,15/канал	1:5000	16-TSSOP
MAX16825	Да	Да	Да	6,5…28	0,15/канал	1:5000	16-TSSOP
MAX16828	Да	Да		6,5…40	0,2	1:100	6-TDFN
MAX16835	Да	Да		6,5…40	0,35	1:80	16-TQFN
MAX16836	Да	Да		6,5…40	0,35	1:80	16-TQFN
MAX16839	Да	Да		5…40	0,1	1:200	6-TDFN; 8-SO

 

Большинство из них имеют диапазон входных напряжений 6,5…40 В. Максимальные значения выходных токов составляют 0,1…0,35 А. Каждая микросхема из таблицы 1 допускает импульсное регулирование выходного тока (ШИМ-димминг). Управлять яркостью светодиодов можно с помощью регулировки скважности импульсов, формируемых таймером ICM7555. Рекомендуемая для этого производителем схема приведена на рис. 4. Параметры внешних компонентов для ШИМ-последовательности импульсов, формируемой таймером, приведены в соответствующей документации для ICM7555.

 

 

Рис. 4. Управление яркостью светодиодов с помощью таймера ICM7555

 

На рис.5 приведена рекомендуемая производителем схема для защиты мощных светодиодов от перегрева с помощью термистора NTC. Ток ограничения через светодиоды рассчитывается по формуле: ILED = [VSENSE — [R2/(R2+ R1)] V5]/R1, где V5- выходное напряжение 5В от встроенного стабилизатора напряжения. Такая несложная доработка схемы позволит исключить возможность выхода из строя дорогих светодиодов из-за недопустимо высокой температуры корпуса, ведь даже небольшое превышение максимально допустимой температуры резко сокращает их срок службы.

 

 

Рис. 5. Защита светодиодов от перегрева с помощью термистора

На рис. 6 показан способ увеличения выходного тока драйвера с помощью внешнего биполярного транзистора. Следует отметить, что в этом случае светодиоды подключаются между входом источника питания и коллектором биполярного транзистора, а это не всегда удобно.

 

 

Рис. 6. Увеличение тока драйвера с помощью внешнего биполярного транзистора

 

Схема для увеличения выходного тока, показанная на рис. 7, свободна от этого недостатка. Катод нижнего по схеме светодиода подключается непосредственно к общему проводу, что в большинстве случаев гораздо предпочтительнее предыдущего варианта, показанного на рис. 6, когда на катоде нижнего светодиода всегда присутствует ненулевой потенциал. Большинство микросхем линейных драйверов из таблицы 1 допускают рассмотренные варианты увеличения выходного тока. В качестве примера на рисунках 6 и 7 приведена микросхема MAX16803.

 

 

Рис. 7. Параллельное включение двух драйверов для увеличения выходного тока

 

Импульсные драйверы светодиодов

Для портативных осветительных приборов очень важен высокий КПД преобразования светодиодных драйверов, поэтому в их схемах используются импульсные DC/DC-преобразователи с разными топологиями и схемными решениями, обеспечивающими стабилизацию выходного тока. Высокий КПД преобразования импульсных драйверов светодиодов позволяет увеличить время работы автономного источника питания.

Компания Maxim выпускает семейство импульсных драйверов для питания светодиодов постоянным током, имеющих возможность регулировки яркости при помощи аналогового или цифрового сигнала с ШИМ. Основные параметры и области применения этих драйверов приведены в таблице 2.

Таблица 2. Импульсные драйверы мощных светодиодов (Switch-mode HB LED drivers)

Наименова- ние	Области применения			Топология	Uвх, В	Iвых.макс, А	Частота	ШИМ-димминг (PWM-Dimming)	Корпус
	Автомобильные приложения	Общее применение	Подсветка дисплея
MAX16801		Да		Boost, flyback, SEPIC	10,8…24	10,0	262 кГц	1:3000	8-mMAX
MAX16802		Да		Boost, buck, flyback, SEPIC	10,8…24	10,0	262 кГц	1:3000	8-mMAX
MAX16807			Да	Boost, SEPIC + 8 linear*	8…26,5	0,05/канал	от 20 кГц до 10 МГц	1:5000	28-TSSOP-EP
MAX16809			Да	Boost, SEPIC + 16 linear	8…26,5	0,05/канал	от 20 кГц до 10 МГц	1:5000	38-TQFN
MAX16814	Да	Да	Да	Boost, SEPIC + 4 linear	4,75…40	0,15/канал	от 200 Гц до 2 МГц	1:5000	20-TQFN; 20-TSSOP
MAX16819	Да	Да		Buck	4,5…28	3,0	от 20 кГц до 2 МГц	1:5000	6-TDFN
MAX16820	Да	Да		Buck	4,5…28	3,0	от 20 кГц до 2 МГц	1:5000	6-TDFN
MAX16821	Да	Да		Boost, buck, buck-boost, SEPIC	4,75…5,5; 7…28	30,0	от 125 кГц до 1,5 МГц	1:5000	28-TQFN
MAX16822	Да	Да		Buck	6,5…65	0,35	от 20 кГц до 2 МГц	1:1000	8-SO
MAX16826	Да	Да	Да	Boost, SEPIC + 4 linear	4,75…24	3,0	от 100 кГц до 1 МГц	1:2000	32-TQFN-EP
MAX16832	Да	Да		Buck	6,5…65	0,7	от 20 кГц до 2 МГц	1:1000	8-SO-EP
MAX16833	Да	Да		Boost, buck, buck-boost, SEPIC	5…65	2,0	от 100 кГц до 1 МГц	1:3000	16-TSSOP
MAX16834	Да	Да	Да	Boost, buck, buck-boost, SEPIC	4,5…28	2,0	от 100 кГц до 1 МГц	1:3000	20-TQFN-EP
MAX16838	Да	Да	Да	Boost, SEPIC + 2 linear	4,75…40	0,15/канал	от 200 Гц до 2 МГц	1:5000	20-TQFN; 20-TSSOP
*linear — линейный стабилизатор

Импульсные драйверы имеют широкие диапазоны входных напряжений. Например, у микросхемы MAX16833 входной диапазон напряжений от 5 до 65 В, у MAX16822 — от 6,5 до 65 В. Разработчику предлагаются на выбор драйверы с очень широким диапазоном частоты преобразования. Некоторые микросхемы позволяют задавать частоту преобразования от 20 кГц до 2 МГц (эти параметры приведены в таблице 2). Контроллеры светодиодных драйверов MAX16801 и MAX16802 позволяют разработать DC/DC-преобразователь с выходным стабилизированным током до 10 А. Драйверы MAX16807, MAX16809, MAX16838 и MAX16814 позволяют получить диапазон регулировки выходного тока с отношением 1:5000. Большинство импульсных светодиодных драйверов позволяют выбрать наиболее оптимальную топологию схемы для достижения максимальной эффективности работы схемы преобразования. Например, MAX16821, MAX16833 и MAX16834 дают возможности выбора топологии преобразователя из четырех возможных вариантов: boost, buck, buck-boost или SEPIC. Для облегчения правильного выбора светодиодного драйвера производитель приводит рекомендуемые области применения для каждого наименования. Миниатюрные корпуса и требуемые компактные внешние компоненты позволяют создать схему с малыми габаритами и широкими функциональными возможностями. В документации каждого драйвера приводятся рекомендуемые схемы включения для конкретного приложения, что существенно облегчает проектирование.

Несколько слов о способах регулировки яркости светодиодов с помощью импульсных драйверов. Наиболее популярны аналоговая и ШИМ-регулировка. Оба метода имеют свои преимущества и недостатки. Управление интенсивностью свечения с помощью ШИМ-регулирования позволяет значительно ослабить отклонение цветового оттенка светодиода, но требует дополнительного формирователя последовательности импульсов ШИМ. Регулировка яркости аналоговым методом основана на более простой схеме, но он может оказаться недопустимым при необходимости поддержания постоянной цветовой температуры светодиодов.

Аналоговая регулировка изменяет величину постоянного тока светодиода. Управление силой света светодиода обычно производится регулировкой переменного резистора или переменным уровнем управляющего напряжения, подаваемым на специально предназначенный для этого вход. Метод регулировки светового потока светодиода с помощью ШИМ заключается в периодическом включении и выключении тока через светодиод на короткие промежутки времени. Частота ШИМ обычно выбирается не менее 200 Гц для полного исключения эффекта мерцания и создания комфортного восприятия светового потока человеком. Интенсивность свечения светодиода при управлении с помощью ШИМ пропорциональна рабочему циклу импульсной последовательности.

Многие современные микросхемы импульсных драйверов светодиодов имеют специальный вход PWM DIM, на который можно подавать сигналы ШИМ разных частот и амплитуд, что существенно упрощает сопряжение драйвера со схемами внешней логики. Дополнительно для управления светодиодным драйвером могут использоваться вход разрешения выхода и другие логические функции.

Получение технической информации, заказ образцов, поставка — e-mail: [email protected]

Наши информационные каналы

Рубрики: статья

О компании Maxim Integrated

Компания Maxim Integrated является одним из ведущих разработчиков и производителей широкого спектра аналоговых и цифро-аналоговых интегральных систем. Компания была основана в 1983 году в США, в городе Саннивэйл (Sunnyvale), штат Калифорния, инженером Джеком Гиффордом (Jack Gifford) совместно с группой экспертов по созданию микроэлектронных компонентов. На данный момент штаб-квартира компании располагается в г. Сан-Хосе (San Jose) (США, Калифорния), производственные мощности (7 заводов) и …читать далее

www.compel.ru

зачем он нужен и как выбрать подходящий?

Уже давно никто не спорит с тем, что полупроводниковые потребители света заняли прочные позиции на рынке электротехники, завоевывая все новые области. А вместе с повышением спроса на приобретение светодиодной ленты и отдельные элементы освещения повысился спрос и на источники их питания. Ведь ту же световую полосу невозможно включить в сеть с напряжением 220 В.

И вот тут на помощь приходит специальный источник тока – устройство, стабилизирующее напряжение, а именно драйвер для питания светодиодов, который, работая в паре с LED-лампой, и обеспечивает стабильную работу и долговечность светильника, заявленную производителем. А что представляет собой это устройство – имеет смысл рассмотреть более подробно.

Драйвер для светодиода и его функции

По своей сути светодиодный драйвер является источником питания светодиодов. Он может быть рассчитан как на определенное количество элементов освещения (6, 12, 24 ед.), так и на неопределенное. С одной стороны может показаться, что драйвер, рассчитанный на подключение неограниченного количества светодиодов лучше, но это заблуждение. КПД такого устройства значительно ниже, чем того, для которого есть ограничение по количеству подключаемых потребителей, а значит и потери электроэнергии не избежать.

Есть еще один нюанс работы драйвера. Он практически не переносит работы без подключенных потребителей. В такой ситуации он может быстро выйти из строя.

Внешний вид драйвера мощностью 100 W

Как уже упоминалось, работа стабилизирующего устройства заключается в стабилизации тока, который через него проходит. При подключении светодиодов к драйверу нужно знать выходной ток прибора и сопоставлять его с параметрами подключаемых потребителей, чтобы рассчитать их количество.

К примеру, если выходные параметры, которые имеет драйвер тока – 12 В и 8–11 W, то  возможно подключение трех светодиодов 3 W на 12 В. Правильно подбираем мощности потребителей – это обеспечит долговременную работу как устройства стабилизации тока, так и самих светодиодных элементов.

Типы классификации устройства драйвера

По типу устройства драйверы классифицируют как:

• Линейные – по структуре и типовой схеме такие устройства являются генераторами на основе транзистора P-канала. Ими обеспечивается плавная стабилизация тока, даже если входное напряжение неустойчиво. Из преимуществ таких приборов можно отметить простоту и низкую стоимость, но при этом есть недостатки, которые перекрывают плюсы таких драйверов. Дело в том, что их эффективность крайне мала, много энергии потребляется на выделение тепла, и если нужен драйвер для подключения  потребителей с большой мощностью (к примеру, для фито-ламп), данный тип устройства не подойдет.
• Импульсные – такие приборы производят на выходе высокочастотные импульсы. Их работа производится по принципу широтно-импульсной модуляции, или ШИМ. Говоря научным языком, это вызываемая отношением такого параметра как длительность импульсов к их повторению (т. е. коэффициент заполнения) средняя сила тока.

  Компактный импульсный LED-драйвер

  Широкое применение такой светодиодный драйвер получил в монтаже компактных LED-приборов и устройств. Они имеют высокий коэффициент полезного действия (90–95 %) и к тому же надежны и долговечны, причем и потребители с такими устройствами имеют более долгий срок службы. У таких драйверов еще и более обширная разница диапазонов входного напряжения в отличие от линейного стабилизатора тока для светодиодов. Единственным недостатком таких приборов можно считать электромагнитные помехи, уровень защиты от которых очень низок.

Как выбрать подходящий светодиодный драйвер

Внешний вид бескорпусного драйвера

Первое, что необходимо сделать перед тем, как выбрать LED-драйвер – это четко определиться с количеством и мощностью светодиодов, которые будут к нему подключены. Иначе есть риск того, что при вроде бы хорошем и качественном устройстве придется менять всю схему освещения в помещении, устанавливая ненужные виды освещения в уже готовые светильники, на которые не хватит выходной мощности драйвера.

 

 

В идеале стоит произвести подбор всей системы освещения одновременно, и уже после продумать точки расположения потребителей. Также полезно обратить внимание на тот факт, что по причине огромного количества подделок светодиодов на рынке электротехнических материалов с виду одинаковые элементы могут иметь разную потребляемую мощность. Поэтому желательно приобретать приборы освещения, равно как и драйверы, в тех точках продаж, которые вызывают доверие.

Что касается параметров стабилизирующего устройства, то все они в обязательном порядке указаны на его корпусе – показатели мощности, входного рабочего диапазона, выходного рабочего диапазона, номинального стабилизированного тока, степени защиты во влажной и пыльной среде.

Интересен вариант и с бескорпусными драйверами (питание их также может быть 12 либо 220 в). Такие устройства можно использовать в случае, если место их размещения электроизолировано и не имеет металлических частей. Обойдется такой прибор немного дешевле, к тому же есть разновидности моделей, к которым возможно подключение одного или нескольких мощных светодиодов. И основное правило, о котором нельзя забывать. От выбора драйвера для светодиодов и его размещения напрямую будет зависеть надежность и долговечность всей схемы освещения.

Устройство драйвера

Конечно, можно изготовить светодиодный драйвер и своими руками, модифицировав электронный балласт энергосберегающей лампы, но для этого нужно обладать определенными знаниями в области электротехники, к тому же процесс это трудоемкий. Но зачем жертвовать своей безопасностью из-за цены, которая не столь уж и велика? Схема LED-драйвера для потребителей в

Схема устройства светодиодного драйвера

3 Вт предусматривает 2 варианта исполнения – это напряжение 6–30 вольт и переменного напряжения в 12–18 вольт. Во втором варианте предусматривается наличие диодного моста и установки конденсатора на его выходе емкостью в 1 000 микрофарад.  Для обоих вариантов имеет значение роль конденсатора (CIN).

Его задача – уменьшение пульсации и компенсация энергии, накопленной в индуктивной катушке. Отсутствие этого элемента чревато попаданием накопленной энергии напрямую на контакты вывода (VIN), что становится причиной прогорания дорожек на микросхеме по линии питания. Если учесть число светодиодов и потребление ими тока, станет возможным расчет индуктивности (L). Возможен допуск увеличения L, но в этом случае снижается и КПД всей схемы LED-драйвера.

Подводя итог, нужно отметить, что подходить к тому, как подобрать драйвер, необходимо с большей скрупулезностью и вниманием, чем к приобретению потребителей, хотя характеристики светодиодов тоже имеют немало нюансов. Ну а если выбирать поверхностно, то такой подбор предполагает большое количество проблем в процессе эксплуатации.

Источник.

163gorod.ru