Com triar un controlador de làmpada LED: tipus, finalitat + funcions de connexió

Les làmpades LED s’han generalitzat, com a resultat de la producció activa de fonts d’energia secundària. El controlador de la làmpada LED és capaç de mantenir de forma estable els valors de corrent a la sortida del dispositiu, estabilitzant el voltatge que passa a través de la cadena de díodes.

T’explicarem tot sobre els tipus i principis de funcionament del dispositiu de conversió actual per al funcionament d’una làmpada de díode. En el nostre article, proporcionem orientacions sobre l’elecció d’un conductor i oferim recomanacions útils. Trobarem electricistes domèstics independents amb esquemes de connexió contrastats.

Finalitat i àmbit d’ús

Els cristalls de díodes es componen de dos semiconductors: l’ànode (més) i el càtode (menys), que són els responsables de la transformació de senyals elèctrics. Una zona té conductivitat del tipus P, la segona, N. Quan es connecta una font d’alimentació, el corrent fluirà per aquests elements.

Degut a aquesta polaritat, els electrons des de la zona del tipus P es precipiten fins a la zona de tipus N i, a l’inrevés, les càrregues des del punt N fins a P. Tot i això, cada secció de la regió té els seus propis límits, anomenats jonccions P-N. En aquests llocs es troben partícules i s'absorbeixen o es recombinen mútuament.

El díode es refereix a elements de semiconductor i té una sola unió p-n. Per aquesta raó, la característica principal que determina el grau de brillantor del seu resplendor no és la tensió, sinó el corrent

Durant els encreuaments P-N, el voltatge disminueix en un nombre determinat de volts, sempre el mateix per a cada element del circuit. Tenint en compte aquests valors, el controlador estabilitza el corrent entrant i forma un valor constant a la sortida.

Quina potència es requereix i quins valors de pèrdua per al pas P-N s’indiquen al passaport del dispositiu LED. Per tant, per escollint una bombeta de díode cal tenir en compte els paràmetres de l'alimentació, el rang dels quals hauria de ser suficient per compensar l'energia perduda.

Per tal que els LED d’alta potència calculin el temps indicat a les característiques, cal disposar d’un dispositiu estabilitzador: un conductor. La tensió de sortida sempre es mostra al cos del mecanisme electrònic

Les fonts d’alimentació amb tensió de 10 a 36 V s’utilitzen per equipar dispositius d’il·luminació.

La tècnica pot ser de diversos tipus:

• fars de cotxes, bicicletes, motos, etc .;
• petits fanals portàtils o de carrer;
• llum LEDcintes llum del sostre i mòduls.

No obstant això leds de baix consum, així com en el cas d'utilitzar tensió constant, es pot no aplicar els conductors. En canvi, també s’introdueix una resistència al circuit, alimentada també per un 220 V.

El principi de funcionament de l’alimentació

Anem a esbrinar quines diferències hi ha entre la font de tensió i la font d’energia. A tall d’exemple, considereu el circuit que es mostra a continuació.

En connectar una resistència de 40 ohms a l’alimentació de 12 V, hi passarà un corrent de 300 mA (figura A). Amb la connexió paral·lela de la segona resistència del circuit, el valor actual serà - 600 mA (B). Tanmateix, la tensió no canviarà.

Tot i la connexió de dues resistències a una font d’alimentació, la segona a la sortida crearà una tensió constant, ja que en condicions ideals no obeeix la càrrega

Ara considerarem com canviaran els valors si es connecten resistències a l’alimentació del circuit. De la mateixa manera, introduïm un reostat de 40 ohms amb controlador de 300 mA. Aquest últim crea una tensió de 12 V (circuit B).

Si el circuit es compon de dues resistències, el valor actual no canvia i el voltatge és de 6 V (G).

El controlador, a diferència de la font de tensió, manté els paràmetres de corrent especificats a la sortida, no obstant això, la tensió pot variar

A partir de conclusions, podem dir que un convertidor d’alta qualitat subministra la càrrega amb un corrent nominal fins i tot quan la tensió baixa. D’aquesta manera, els cristalls de díodes de 2 V o 3 V i un corrent de 300 mA es cremaran igualment brillants amb una tensió reduïda.

Característiques distintives del convertidor

Un dels indicadors més importants és la potència transmesa sota càrrega. No s’ha de sobrecarregar el dispositiu i procureu obtenir els resultats més alts possibles.

L'ús indegut contribueix al ràpid fracàs no només del mecanisme general, sinó també de xips LED.

Els principals factors que afecten el treball són:

• elements constitutius utilitzats en el procés de muntatge;
• grau de protecció (IP);
• valors mínims i màxims a l'entrada i sortida;
• fabricant.

Els models moderns de convertidors estan disponibles sobre la base de microcircuits i apliquen la tecnologia de transformació d'amplada de pols (PWM).

En el procés d’operació de l’alimentació, es va introduir un mètode de modulació d’amplada d’amplada per regular la tensió de sortida, mentre que la sortida conserva el mateix tipus de corrent que l’entrada

Aquests dispositius es caracteritzen per tenir un alt grau de protecció contra curtcircuits, congestió de xarxa i també tenen una eficiència més gran.

Regles per seleccionar un convertidor actual

Per comprar un convertidor de làmpades LED, heu d’estudiar la clau característiques del dispositiu. Es basa en la tensió de sortida, el corrent nominal i la potència.

Potència del díode lleuger

Analitzarem inicialment la tensió de sortida, que està subjecta a diversos factors:

• el valor de pèrdues de tensió a la unió P-N dels cristalls;
• el nombre de díodes lleugers a la cadena;
• diagrama de cablejat.

Els paràmetres del corrent nominal es poden determinar per les característiques del consumidor, és a dir, la potència dels elements LED i el seu grau de brillantor.

Aquest indicador afectarà la corrent que consumeixen els cristalls, l’interval d’ells varia en funció de la brillantor requerida.La tasca del convertidor és proporcionar aquests elements el subministrament de la quantitat adequada d’energia.

El valor de la tensió de sortida ha de ser superior o idèntic a la quantitat total d’energia gastada a cada bloc del circuit elèctric

La potència del dispositiu depèn de la força de cada element LED, del seu color i quantitat.

Per calcular l’energia consumida, utilitzeu la fórmula següent:

Pàg_H = P_LED * N,

On

• Pàg_LED - la càrrega elèctrica creada per un díode,
• N és el nombre de cristalls de la cadena.

Els indicadors obtinguts no han de ser inferiors a la potència del conductor. Ara cal determinar el valor nominal requerit.

Potència màxima del dispositiu

Cal tenir en compte que per assegurar un funcionament estable del convertidor, els seus paràmetres nominals han de superar el valor P obtingut en un 20-30%_H.

Així, la fórmula pren la forma:

Pàg_màx ≥ (1,2..1,3) * P_H,

on p_màx - Potència nominal de l'alimentació.

A més de la potència i el nombre de consumidors a la pissarra, la força de càrrega també està subordinada als factors de color del consumidor. Al mateix corrent, segons l'ombra, tenen diferents indicadors de caiguda de tensió.

El controlador de la làmpada LED ha de produir la quantitat de corrent necessària per garantir la màxima brillantor. En triar un dispositiu, el comprador ha de recordar que la potència ha de ser major que tots els LED que utilitzin

Prenem, per exemple, els leds de la companyia nord-americana Cree de la línia XP-E en vermell.

Les seves característiques són les següents:

• caiguda de tensió 1,9-2,4 V;
• actual 350 mA;
• consum mitjà d'energia de 750 mW.

Un analògic de color verd al mateix corrent tindrà indicadors completament diferents: les pèrdues en les juntes P-N són de 3,3-3,9 V i la potència és d’1,25 W.

En conseqüència, es pot concloure: s'utilitza un conductor de 10 watts per alimentar dotze cristalls vermells o vuit de verds.

Esquema de connexió LED

L'elecció del conductor s'ha de realitzar després de determinar l'esquema de connexió dels consumidors LED. Si primer compreu díodes lleugers i, a continuació, seleccioneu un convertidor per a ells, aquest procés anirà acompanyat de moltes dificultats.

Per buscar un dispositiu que garanteixi el funcionament d’aquest nombre de consumidors amb un esquema de connexió determinat, haureu de dedicar molt de temps.

Posem un exemple amb sis consumidors. Tenen una pèrdua de tensió de 3 V, un consum actual de 300 mA. Per connectar-los, podeu utilitzar un dels mètodes, mentre que en cada cas els paràmetres requerits de l'alimentació difereixen.

L’inconvenient de la disposició alternativa dels díodes és la necessitat d’una unitat d’alimentació d’alta tensió, si hi ha molts cristalls al circuit

En el nostre cas, la connexió en sèrie requereix una unitat de 18 V amb un corrent de 300 mA. L’avantatge principal d’aquest mètode és que la mateixa força passa per tota la línia, respectivament, tots els díodes es cremen amb brillantor idèntica.

La diferència de la brillantor de cada cadena és el desavantatge de la col·locació paral·lela del consumidor. Un fenomen tan negatiu es produeix a causa de la variació dels paràmetres dels díodes degut a diferències entre el corrent que passa per cada línia

Si s’utilitza una col·locació paral·lela, n’hi ha prou amb utilitzar un convertidor de 9 V, però el consum actual es duplicarà en comparació amb el mètode anterior.

El mètode d'ordenació seqüencial de dos díodes no es pot aplicar amb la substitució del nombre de cristalls inclosos en el grup - 3 o més. Aquestes limitacions es deuen al fet que pot passar massa corrent a través d’un element i això crea la probabilitat de fallada de tot el circuit

Si utilitzeu un mètode seqüencial amb la formació de parells de dos LED, s’utilitza un controlador amb els mateixos indicadors, com en el cas anterior. En aquest cas, la brillantor de la il·luminació ja serà uniforme.

Tanmateix, aquí hi va haver alguns matisos negatius: quan es subministra energia al grup, a causa de la dispersió de les característiques, un dels LED pot obrir-se més ràpidament que el segon i, en conseqüència, passarà un corrent que duplica el valor nominal.

Moltes espècies LEDs per a l’enllumenat domèstic dissenyat per a salts a curt termini, però aquest mètode és menys popular.

Tipus de controladors per tipus de dispositiu

Els dispositius que converteixen l'alimentació de 220 V en els indicadors necessaris per als LED es divideixen convencionalment en tres categories: electrònica; basat en condensadors; dimmable.

El mercat d’accessoris d’il·luminació està representat per una àmplia varietat de models de controladors, principalment d’un fabricant xinès. I, malgrat el baix preu, des d’aquests dispositius podeu triar una opció molt decent. Tot i això, heu de prestar atenció a la targeta de garantia, perquè no tots els productes presentats són de qualitat acceptable.

Vista electrònica del dispositiu

L’ideal seria que el convertidor electrònic estigués equipat amb un transistor. La seva funció és descarregar el xip de control. Per eliminar o suavitzar al màxim la ondulació, un condensador es munta a la sortida.

Aquest tipus de dispositiu pertany a una categoria cara, però és capaç d’estabilitzar el corrent de fins a 750 mA, del qual els mecanismes de llast no són capaços.

Els controladors més nous s’instal·len principalment en bombetes amb base E27. Una excepció a la regla són els productes Gauss GU5.3. Estan equipats amb un convertidor sense transformador. Tanmateix, el grau d'ondulació arriba a diversos centenars de Hz

La pulsació no és l’únic desavantatge dels convertidors. La segona es pot anomenar interferència electromagnètica del rang d’alta freqüència (HF). Així, si altres aparells elèctrics, per exemple, ràdio, estan connectats a la presa de connexió a la làmpada, podeu esperar interferències en rebre freqüències de FM digitals, televisió, encaminador, etc.

Un dispositiu opcional d’un dispositiu d’alta qualitat ha de tenir dos condensadors: un és electrolític per suavitzar les ondulacions, l’altre és de ceràmica, per disminuir la radiofreqüència. Tot i això, aquesta combinació es troba poc freqüentment, sobretot si parlem de productes xinesos.

Els que tinguin conceptes habituals en aquests circuits elèctrics poden seleccionar de forma independent els paràmetres de sortida del convertidor electrònic canviant el valor de les resistències

A causa de l'alta eficiència (fins al 95%), aquests mecanismes són adequats per a dispositius potents utilitzats en diversos camps, per exemple, per a ajustar cotxes, instal·lacions d'il·luminació de carrer, així com fonts LED domèstiques.

Alimentació basada en condensadors

Ara passem a dispositius no tan populars, basats en condensadors. Gairebé tots els circuits de làmpades LED de baix cost que utilitzen aquest tipus de controladors tenen característiques similars.

Tanmateix, a causa de modificacions del fabricant, experimenten canvis, per exemple, l'eliminació de qualsevol element de la cadena. Especialment sovint aquesta part és un dels condensadors: suavitzar.

A causa de l'ompliment incontrolat del mercat amb productes barats i de baixa qualitat, els usuaris poden "sentir" cent pulsacions a les làmpades. Fins i tot sense endinsar-se al seu dispositiu, es pot argumentar que l’element llisant s’ha eliminat del circuit

Aquests mecanismes només tenen dos avantatges: estan disponibles per a un muntatge propi, i la seva eficiència és igual al cent per cent, ja que les pèrdues només es produiran en juntes i resistències p-n.

El mateix nombre d’aspectes negatius: baixa seguretat elèctrica i un alt grau d’ondulació. El segon inconvenient és d’uns 100 Hz i es forma com a resultat de la rectificació d’una tensió alterna. L'especificació de l'estat estàndard delimita la norma de ondulació permesa del 10 al 20% en funció de la finalitat de la sala on s'ha instal·lat el dispositiu d'il·luminació.

L’única manera d’aconseguir aquesta deficiència és seleccionar un condensador amb la qualificació correcta. Tot i això, no heu de comptar amb una eliminació completa del problema; aquesta solució només pot suavitzar la intensitat dels esclats.

Convertidors de corrent reduïbles

Disminució dels controladors de Bombetes LED dimmables permeten canviar els indicadors actuals entrants i sortints, alhora que redueix o augmenta el grau de brillantor de la llum emesa pels díodes.

Hi ha dos mètodes de connexió:

• el primer comporta un inici suau;
• la segona és polsada.

Considereu el principi de funcionament dels controladors dimmables basats en el xip CPC9909 que s’utilitza com a dispositiu regulador per a circuits LED, inclosos els d’alta brillantor.

Circuit de commutació estàndard CPC9909 amb subministrament de 220 V. Segons les instruccions esquemàtiques, és possible controlar un o més consumidors potents

Amb un bon començament, el xip del conductor proporciona una inclusió gradual de díodes amb una brillantor creixent. Per a aquest procés s’utilitzen dues resistències, connectades al terminal LD, dissenyades per realitzar la tasca d’enfosquiment suau. Això implementa una tasca important: allargar la vida dels elements LED.

La mateixa conclusió també proporciona una regulació analògica: una resistència de 2,2 kΩ es canvia per una variable analògica més potent - 5,1 kOhm. Així, s’obté un canvi suau del potencial de sortida.

L’aplicació del segon mètode implica el subministrament de polsos rectangulars a la sortida de baixa freqüència PWMD. Es tracta d’un microcontrolador o d’un generador d’impulsos, que necessàriament estan separats per un optocupador.

Amb o sense habitatge?

Els conductors estan disponibles o sense allotjament. La primera opció és la més habitual i cara. Aquests dispositius estan protegits contra la humitat i les partícules de pols.

Els dispositius del segon tipus s'utilitzen per al muntatge en superfície i, en conseqüència, són barats.

La potència de tots els dispositius presentats pot ser des d'una xarxa de 12 V o 220 V. Tot i que els models de marc obert guanyen preu, queden significativament enrere en termes de seguretat i fiabilitat del mecanisme.

Cadascun d'ells es distingeix per una temperatura admissible durant el funcionament, i també cal parar atenció a aquesta quan seleccioneu.

Circuit clàssic del conductor

Per a l’autoassemblatge de l’alimentació LED, tractarem el dispositiu més senzill d’un tipus de pols que no tingui aïllament galvànic. L’avantatge principal d’aquest tipus de circuits és la seva connexió senzilla i el seu funcionament fiable.

Un circuit convertidor de 220 V es presenta com una font d’alimentació de commutació. A l’hora de muntar, s’han de respectar totes les regles de seguretat elèctriques, ja que no hi ha límits en la sortida de corrent

El sistema d'aquest mecanisme està format per tres àrees en cascada principals:

1. Separador de tensió capacitiva.
2. Rectificador.
3. Protectors de sobretensió.

La primera secció és la contracció exercida per corrent altern sobre el condensador C1 amb una resistència. Aquest últim només es requereix per a la càrrega independent de l'element inert. No afecta el funcionament del circuit.

El valor nominal de la resistència pot estar en el rang de 100 kOhm-1 Mom, amb una potència de 0,5-1 watts. El condensador ha de ser electrolític i el seu valor de tensió d'amplitud efectiu és de 400-500 V

Quan la mitja onada de voltatge formada passa pel condensador, el corrent flueix fins que les plaques es carreguen completament. Com més petita sigui la capacitat del mecanisme, menys temps es dedicarà a la seva càrrega completa.

Per exemple, un dispositiu amb un volum de 0,3-0,4 μF es carrega durant 1/10 del període de mitja ona, és a dir, només una desena part de la tensió transmesa passa per aquesta secció.

El procés de redreçament d'aquest apartat es realitza segons l'esquema de Gretz. Es selecciona el pont del díode, a partir del corrent nominal i la tensió inversa.En aquest cas, el darrer valor no ha de ser inferior a 600 V

La segona cascada és un dispositiu elèctric que converteix (rectifica) el corrent altern en pulsatiu. Aquest procés s’anomena mitja ona. Com que un condensador va suavitzar una part de la mitja ona, a la sortida d'aquesta secció, el corrent directe serà de 20-25 V.

Com que l’alimentació dels LED no hauria de superar els 12 V, s’ha d’utilitzar un element estabilitzant per al circuit. Per això, s’introdueix un filtre capacitiu. Per exemple, podeu utilitzar el model L7812

La tercera cascada funciona sobre la base d'un filtre estabilitzant suavitzant: un condensador electrolític. L’elecció dels seus paràmetres capacitius depèn de la càrrega.

Atès que el circuit muntat reprodueix el seu treball immediatament, no es pot tocar els fils nus, perquè el corrent conduït arriba a desenes d’amperis: les línies estan aïllades prèviament.

Conclusions i vídeo útil sobre el tema

Al vídeo es descriuen amb detall totes les dificultats que pot trobar un radioamateur quan tria un convertidor per a làmpades LED d’alta potència:

Característiques clau de la connexió independent del convertidor al circuit elèctric:

La instrucció pas a pas que descriu el procés de muntatge DIY del controlador LED a partir d’improvisats significa:

Malgrat les desenes de milers d’hores que fa el fabricant de les làmpades LED del fabricant, hi ha molts factors que redueixen significativament aquests indicadors.

Els controladors estan dissenyats per suavitzar totes les pujades actuals del sistema elèctric. S'ha d'aprovar de manera responsable la seva elecció o autoensamblatge després de calcular tots els paràmetres necessaris.

Expliqueu-nos com heu seleccionat el controlador per a la bombeta LED. Compartiu els vostres arguments i maneres d’estabilitzar el subministrament de tensió a un dispositiu d’il·luminació de díodes. Deixa comentaris al bloc següent, fa preguntes, publica fotos sobre el tema de l’article.