Срок службы драйверов
Срок эксплуатации лед драйвера для светодиодных светильников зависит от внешних условий и изначального качества устройства. Ориентировочный срок исправной службы драйвера от 20 до 100 тыс. часов.
Повлиять на срок службы могут такие факторы:
- перепады температурного режима;
- высокая влажность;
- скачки напряжения;
- неполная загруженность устройства (если драйвер рассчитан на 100 Вт, а использует 50 Вт, напряжение возвращается обратно, от чего возникает перегрузка).
Известные производители дают гарантию на драйверы, в среднем на 30 тыс. часов. Но если устройство использовалось неправильно, то ответственность несет покупатель. Если LED-источник не включается или перестал работать, возможно, проблема в преобразователе, неправильном соединении, или неисправности самого осветительного прибора.
Как проверить драйвер для светодиодов на работоспособность смотрите в видео ниже:
Watch this video on YouTube
Адаптивный димминг: самоподстройка по средней точке
Рис. 6. Адаптивный димминг по средней точке: а) в зимний период; б) в летний период
Достаточно точного результата перестройки профиля источника питания можно добиться в режиме подстройки по средней точке. В качестве средней точки можно выбрать полночь (00:00). Допустим, мы выбрали в зимний период профиль диммирования, показанный на рисунке 6а. Общее время работы составляет 16 часов в сутки (8 + 8 часов относительно средней точки). Первое снижение тока будет в 23:00, а второе – в полночь (00:00). Пусть в летний период общее время работы источника составит 8 часов, тогда источник питания перестроит свой профиль относительно выбранной точки (полночь) таким образом, чтобы эта точка осталась в середине его цикла работы (4 + 4 часа). В этом случае мы видим, что у нас сохранилось время первого снижения тока (23:00) и время второго снижения тока (00:00). В результате получилось, что источник питания просто «обрезал» время в начале и в конце своего цикла в соответствии с изменением сезонной освещенности.
Мы видим, что этот алгоритм наиболее удобен, наилучшим образом поддерживает запрограммированный профиль в зависимости от сезонных изменений освещенности, и его можно применять для диммирования наружного освещения.
Правила подбора
Для обеспечения стабильности работы светодиодного светильника необходимо правильно подобрать драйвер. Делать это лучше всего на этапе планирования системы подсветки. При этом нужно учесть:
- Сколько и каких лед-элементов будет соединено.
- Какая схема подключения лежит в основе – параллельная, последовательная или последовательно по два.
- Суммарные характеристики монтируемых led-узлов (мощность, напряжение, сила тока).
Поэтому сначала нужно купить драйвер, а затем к нему подбирать светодиодные светильники. В противном случае на практике достаточно проблематично к уже имеющейся системе освещения подобрать преобразователь с заданными параметрами. Исключение могут составлять готовые в сборке заводские приборы подсветки, например, лампы Армстронг. Для них выпускаются специальные стабилизаторы с определенным набором характеристик.
Оптимальным подключением светодиодных элементов является последовательный способ. Независимо от расстояния в цепочке все лед-кристаллы в светильнике будут светить равномерно, так как сила тока в любой точке схемы одинакова. Однако, чем больше количество led-кристаллов, тем выше должен быть номинал напряжения у драйвера.
Схема драйвера светодиодов PT4115 с регулятором яркости
Речь пойдет о китайском производителе, который является исключением из правил. Микросхема, на основе которой можно собрать простейший преобразователь как раз его производства. Микропроцессор PT4115 обладает хорошими характеристиками и набирает популярность в России.
Схема стабилизатора на основе микропроцессора PT4115
Статья по теме:
Если освещение светодиодное и обычные регуляторы не подходят, то тогда устанавливаются диммеры для светодиодных ламп 220 В, которые немного отличаются конструктивно и технически. Сегодня разберемся, какими они бывают, как выбрать и даже изготовить подобное устройство самостоятельно.
На рисунке представлена простейшая схема драйвера PT4115 для светодиодов, собрать которую сможет начинающий домашний мастер без опыта работы с радиоэлектроникой. Интересным в микросхеме является дополнительный выход (DIM) позволяющий подключение светорегулятора (диммера).
Реалии
Непродуманная конструкция – это только первая составляющая, влияющая на продолжительность жизни лампочки. Вторая начинает активно проявлять себя после того, как светильник или лампа попадает в условия эксплуатации, не предусмотренные в спецификации на изделие.
Поэтому выбирать нужно лампочки с широким диапазоном питающего напряжения.
Второе – отсутствие естественного теплообмена (конвекции воздуха). Данное препятствие проявляется при установке светодиодных ламп в настенные и потолочные светильники закрытого типа. Слабой конвекцией также обладают светильники, открытая часть которых направлена вниз, а цокольная – не имеет отверстий. В частности, в инструкции по эксплуатации led-лампы TM Feron сказано: «не рекомендуется использовать осветительный прибор в полностью закрытых светильниках, а также в местах с отсутствием конвекции воздуха. Это приведёт к перегреву корпуса и сокращению срока службы светодиодов». Для примера, на фото показан правильный спот-светильник с отверстиями в корпусе, обеспечивающими естественный отвод тёплого воздуха.
Для большинства китайских лампочек точные значения относительной влажности воздуха указываются только в пункте «Хранение, транспортировка» — не более 80%. Использование светодиодных ламп при больших значениях влажности приведёт к окислению печатных проводников, а затем, к обрыву или закорачиванию участка электрической цепи. В большинстве случаев изготовители ограничиваются указаниями по применению:
- для интерьерного освещения;
- при наружном освещении устанавливать в светильники с IP54 и выше.
Особенности работы диммируемой led лампы и ее отличия от обычной
Вернемся к проблеме с регулировкой яркости обычной светодиодной лампы. Почему так происходит? Дело в том, что полупроводниковому прибору, коим и является светодиод, для работы требуется постоянное напряжение питания, а в осветительной сети – переменное. Кроме того, ток, проходящий через диод, должен быть строго заданной величины. В противном случае прибор выйдет из строя.
Диммер, встроенный в светодиодную лампочку или светильник, как раз решает эти задачи. Он преобразует переменное напряжение в постоянное и понижает до необходимой величины. Дополнительно он устанавливает необходимый ток через диод и поддерживает его на заданном уровне – стабилизирует.
Что происходит, когда ты пытаешься регулировать яркость такой лампочки диммером? Ты крутишь ручку, и действующее напряжение на нагрузке изменяется. Но в драйвер светодиодной лампы 220В заложены четкие инструкции – держать напряжение и ток на заданном уровне. Он выполняет свою работу, пока может. Ты крутишь – ничего не меняется. Но если входное напряжение слишком мало, устройство сдается: оно отключает диоды (фирменные изделия) или начинает вести себя непредсказуемо (бюджетный вариант). Именно поэтому обычная led лампа, включенная через диммер, ведет себя, мягко говоря, неадекватно: она просто не понимает, что происходит.
Конструкторы решили проблему диммирования светодиодных ламп, изменив схему драйвера. Теперь он следит за напряжением, подаваемым на лампочку. Если обнаруживается изменение, он автоматически изменяет ток через светодиод. Меньше напряжение – меньше ток. Больше напряжение – больше ток, но только если он не превышает максимально допустимый. В результате стала возможна регулировка яркости, но защита диодов от перегрузки сохранилась. Такие доработанные осветительные приборы назвали диммируемыми лампами.
Итак, светодиодные лампочки, в конструкции которых предусмотрен режим диммирования, могут использоваться с диммерами. Но с какими? Диммеры для переменного тока, работающие по принципу среза полуволны, бывают двух типов.
- Срез переднего фронта.
- Срез заднего фронта.
Что это означает? Первый тип подает на нагрузку только остаток полуволны переменного тока, срезая ее переднюю часть. Второй подает полуволну с самого начала, но в нужный момент отсекает остаток. Выглядит это примерно так:
Первые шире распространены из-за простоты схемотехнического решения и более низкой цены. Вторые чуть дороже, но создают меньше помех, которые могут мешать работе аудиоаппаратуры. С какими моделями светорегуляторов могут работать диммируемые лампочки? И с теми, и с другими, но второй вариант (срез заднего фронта) предпочтительней, поскольку напряжение на осветителе нарастает постепенно, а не скачком. Такой режим более “понятен” диммируемым драйверам лампочек.
Если у тебя уже установлен диммер со срезом переднего фронта, но ты решил заменить лампочки накаливания диодными, то меняй смело. Все будет прекрасно работать, но при условии, что светодиодные лампы диммируемые и качественные.
Как отличить диммируемую лампочку от обычной?
Диммируемые лампы, которые выпускаются сегодня, по внешнему виду ничем не отличаются от обычных. Все отличия, как ты понимаешь, находятся внутри, в схеме драйвера питания. Чтобы узнать, какого типа прибор ты держишь в руках, необходимо внимательно изучить упаковку или сопроводительную документацию, если таковая имеется. На упаковке диммируемой лампочки обязательно стоит соответствующая надпись «диммируемая», «dimmable» или что-то подобное. Нередко вместо надписи используют значки, изображающие ручку поворотного диммера.
Регулируемые светодиодные светильники
Оставим на время лампочки и поговорим о светодиодных светильниках, которые не менее популярны. Как обстоят дела с возможностью регулирования яркости у них? Тут вариантов намного больше, чем у led лампочек. В зависимости от поставленной задачи ты можешь выбрать один из следующих:
- Светильник со встроенным диммируемым драйвером.
- Светильник с внешним диммируемым драйвером (обычно это приборы точечного освещения).
- Светильник со встроенным в драйвер диммером – тут даже диммер отдельно докупать не нужно.
- Диммируемый драйвер для светодиодных светильников.
Зачем нужны драйверы для светодиодов и что это такое
Ответ на вопрос, что такое драйвер для светодиода, довольно прост. Это устройство, стабилизирующее напряжение и придающее ему те характеристики, которые нужны для работы LED-элементов. Чтобы было понятнее, проведем аналогию с пускорегулирующим устройством люминесцентной лампы, которая также не может работать без дополнительного оборудования. Разница лишь в том, что драйвер имеет компактный размер и умещается в корпусе светового прибора. По сути его можно назвать стабилизирующим пусковым устройством или преобразователем частоты.
Даже внутри светодиодной лампочки есть миниатюрный преобразователь малой мощности
Отличительные характеристики преобразователя
Один из важнейших показателей – передаваемая мощность под нагрузкой. Устройство нельзя перегружать и пытаться получить максимально возможные результаты.
Неправильное использование способствует быстрому выходу из строя не только обзорного механизма, но и LED чипов.
К главным факторам, влияющим на работу, относятся:
- составляющие элементы, используемые в процессе сборки;
- степень защиты (IP);
- минимальные и максимальные значения на входе и выходе;
- производитель.
Современные модели преобразователей выпускаются на базе микросхем и применяют технологию широтно-импульсных преобразований (ШИМ).
В процессе работы блока питания для регулирования величины выходящего напряжения внедрен метод широтно-импульсной модуляции, при этом на выходе сохраняется аналогичный род тока, что и на входе
Такие устройства отличаются высокой степенью защиты от коротких замыканий, перегрузок сети, а также обладают повышенным КПД.
Особенности устройства LED ламп
Современные LED-лампы устроены сложнее, чем их предшественники с нитью накаливания. Для работы светодиодов необходим ряд электронных компонентов, которые расположены на печатной плате.
Все элементы конструкции компактно спрятаны внутри корпуса. Сами же источники света занимают минимальное количество места в светильнике.
Слабым местом недорогих LED-ламп являются конденсаторы, низкое качество которых приводит к пульсации света. Кроме того, они могут сгореть раньше самих светодиодов
Конструкция стандартной LED-лампы включает такие компоненты:
- Рассеиватель света из пластика. Способствует равномерному распределению светового потока во всех направлениях вокруг лампы.
- Печатная плата с конденсаторами, преобразователями напряжения и другими электронными компонентами.
- Светодиоды. Их количество и рабочее напряжение находится в строгом соответствии со встроенной электронной схемой.
- Алюминиевый радиатор, предназначенный для отвода тепла в мощных лампах.
- Вентиляционные щели, обеспечивающие пассивное охлаждение платы и светодиодов.
- Цоколь, с помощью которого лампа крепится в светильнике.
Таким образом, светодиодная лампа – это прибор со сложным внутренним устройством. Она требовательна к внешней температуре и параметрам электросети.
Основные особенности
Мощность, которую эти устройства способны отдавать под нагрузкой, является важным показателем. Не стоит перегружать его, пытаясь добиться максимальных результатов. В результате таких действий могут выйти из строя драйверы для светодиодов или же сами LED-элементы.
Дешевый светодиодный драйвер
На электронную начинку устройства влияет множество причин:
- класс защиты аппарата;
- элементная составляющая, которая применяется для сборки;
- параметры входа и выхода;
- марка производителя.
Изготовление современных драйверов выполняется при помощи микросхем с использованием технологии широтно-импульсного преобразования, в состав которых входят импульсные преобразователи и схемы, стабилизирующие ток. ШИМ-преобразователи запитываются от 220 В, обладают высоким классом защиты от коротких замыканий, перегрузок, а так же высоким КПД.
Как изготовить драйвер для светодиодов своими руками
Для работы требуется:
- маломощный
паяльник (25-40 Вт); - флюс
(желательно нейтральный); - оловянно-свинцовый
припой; - кусачки
и пласкогубцы; - многожильные
медные провода в изоляции с сечением 0,35-1 м2; - изолента
(термоусадочная трубка); - мультиметр;
- печатная
плата.
Перечень компонентов зависит от того,
какой блок питания необходимо сделать.
Пример
расчета
Самая простая схема для подключения
светодиодов к источникам с низким напряжением. Прежде всего, рассчитывается
мощность блока, базируясь на параметры источников света. Вольтаж должен быть на
20-30% выше показателя подключаемой лампочки или ленты. На выходе напряжение
зависит от падения вольтажа на светодиоде.
Если нужно подключить 6 светодиодов, падение напряжения в которых 2 В (на каждом), требуется блок на 12 В и 300 мА при последовательном размещении. Чтобы подключить те же элементов в 2 параллельные линии, необходимы другие показатели – напряжение 6 В, ток 600 мА. Для таких диодов подойдет простой драйвер, состоящий из диодного моста, 2-х конденсаторов и резистора.
Диодный мост состоит из 4-х
разнонаправленные диодов, задача которых – превратить синусоидальный переменный
электроток в пульсирующий. К плюсу моста (со стороны входа) присоединяется пленочный
конденсатор, к минусу – сопротивление, параллельно –электролитический конденсатор
(для сглаживания перепадов напряжения). Значение электротока зависит от метода подключения
(если диодов несколько, их можно соединить последовательно или параллельно).
Для мощного
светодиода (например, 3Вт) подойдет стабилизатор-драйвер,
созданный на основе микросхемы LM317
и резистора. У стабилизатора LM317 постоянный вольтаж 1,25. Если лампа новая,
ей требуется ток 700 мА (максимальное значение). Чтобы рассчитать сопротивление
резистора, нужно напряжение разделить на ток:
1,25/0,7 = 1,78 Ом.
Такого резистора нет, поэтому нужно
купить элемент на 1,8 Ом.
Так как микросхема LM317 предназначена
для тока до 1,5 А, потребуется радиатор.
Драйвер для трех led по 1 Втможно
сделать из зарядного устройства мобильного телефона, если немного
усовершенствовать микросхему. Нужно снять корпус и выпаять имеющийся резистор и
припаять другой (на 5 кОм). Светодиоды соединить последовательно и подключить к
выходному каналу. Входные каналы заменить шнуром для присоединения к сети.
Для светодиодного источника с мощностью 10 Вт можно собрать блок питания на электронной плате люминесцентной лампы на 20 Вт. Купить нужно дроссели, диоды, конденсаторы и транзисторы.
Важные нюансы сборки
Падение напряжения на светодиодах 3-30 В.
Это очень мало, если сравнивать с вольтажом сети. Готовые микросхемы отличаются
только показателями входного напряжения. При выборе необходимо учесть, что
падения напряжения на источниках света должно составлять 10-20% от вольтажа драйвера.
Поэтому не стоит делать на основе микросхемы блок для подключения к сети, если
имеется 1 или 2 диода на 3-6 В.
Все элементы на плате размещаются так, чтобы между ними было минимальное расстояние и количество перемычек. Полярность и распиновку лучше проверить в технической документации. Если элементы не новые, обязательна проверка мультиметром. Паяльник лучше выбрать небольшой, способный нагреваться до 260оС.
Конденсаторы, резисторы, диоды,
микросхемы паять достаточно сложно, если их нельзя предварительно закрепить на
плате. Чтобы повысить качество пайки, желательно залудить места, куда будут
ставиться компоненты. Для этого капается немного флюса, на паяльник берется
припой и наносится на то же место.
Каждый элемент нужно брать пинцетом за
ножку, которую нужно припаять, и приставить к месту пайки. Потом на ножку
наносится капля флюса, берется паяльник и подносится к припаиваемой ножке.
Прикоснуться достаточно примерно на секунду, так как припой и флюс уже есть.
Ножка сразу погружается в припой, нанесенный в процессе лужения.
Если элементы можно закрепить на плате,
припой должен быть с флюсом. В одну руку нужно взять паяльник, в другую –
проволоку. Место пайки греется 3-4 секунды, потом к нему подносится припой. При
соприкосновении элемента, паяльника и проволоки последняя плавится, флюс
вытекает, через секунду паяльник можно убрать.
Одновременно с паяльником желательно купить специальный отсос и очки. Если случится, что элемент припаялся не туда или на месте пайки образовался огромный бугор, нужно разогреть припой, взять отсос и нажать на кнопку. Все лишнее с платы моментально исчезнет. При работе с проводами и ножками элементов они могут отпружинить. Чтобы горячий припой не попал в глаза, работать желательно в очках.
Виды драйверов
Все драйвера различают по трем критериям – по способу стабилизации, конструкционным особенностям и наличию/отсутствию защиты. Рассмотрим все варианты подробнее.
Линейные и импульсные
В зависимости от схемы стабилизации тока драйверы делятся на два типа – линейные и импульсные. Они отличаются принципом работы и эффективностью.
Перед электронной схемой драйвера поставлена задача – обеспечение стабильных значений тока и напряжения, подводимых к кристаллу (светодиоду). Самый простой и дешевый вариант – включение в цепь ограничительного резистора.
Линейная схема питания:
Эта элементарная схема не способна обеспечивать автоматическое поддержание тока. При повышении напряжения он пропорционально растет и, когда превысит допустимое значение, кристалл разрушится от перегрева.
Более сложное управление осуществляется путем включения в цепь транзистора. Минус линейной схемы – снижение мощности при росте напряжения. Такой вариант допустим при работе led-источников малой мощности, но при работе мощных светодиодов такие схемы не применяют.
Плюсы линейной схемы:
- простота;
- дешевизна;
- относительная надежность.
Наряду с линейными схемами, стабилизировать ток и напряжение можно путем импульсной стабилизации:
- после нажатия кнопки заряжается конденсатор;
- после отпускания конденсатор разряжается, отдавая запасённую энергию полупроводниковому элементу (светодиоду), который начинает испускать свет;
- если напряжение растет, то время зарядки конденсатора сокращается, если падает – увеличивается.
Нажимать кнопку пользователю не приходится – за него всё делает электроника. Роль кнопочного механизма в современных источниках питания выполняют полупроводники – тиристоры или транзисторы.
Рассмотренный принцип работы называется в электронике широтно-импульсной модуляцией. За секунду может происходить десятки и даже тысячи срабатываний. КПД такой схемы достигает 95 %.
Упрощенная схема импульсной стабилизации:
Электронные, диммируемые и на базе конденсаторов
От принципа устройства драйвера зависит область его применения и эксплуатационные характеристики.
Виды драйверов по принципу устройства:
- Электронные. В их схемах обязательно используется транзистор. На выходе устанавливается конденсатор, исключающий или хотя бы сглаживающий пульсации тока. Электронные преобразователи способны стабилизировать токи до 750 мА. Драйверы электронного типа борются не только с пульсациями, но и с электромагнитными высокочастотными помехами, наводимыми электроприборами (радио, телевизор, роутер и т. п.). Минимизировать помехи позволяет наличие специального керамического конденсатора. Минус электронного драйвера – высокая стоимость, плюс – КПД близкий к 95 %. Их используют в мощных led-светильниках: автофарах, прожекторах, уличных фонарях.
- Диммируемые. Особенность диммируемых драйверов – возможность управления яркостью светильника. Регулировка основана на изменении тока на выходе, который и определяет яркость светопотока. Драйвер можно включать в схему двумя способами: между светильником и стабилизатором или между источником питания и преобразователем.
- На основе конденсаторов. Это недорогие модели, используемые для бюджетных светодиодных светильников. Если в схеме производитель не предусмотрел сглаживающий конденсатор, то на выходе наблюдается пульсация. Другой минус – недостаточная безопасность. Плюс подобных моделей – высокий КПД, стремящийся к 100 %, и простота схемы. Подобные драйверы легко собрать своими руками.
В корпусе и без него
Драйвер может быть размещен внутри защитного корпуса, но может и не иметь его. Электронные схемы уязвимы перед многими внешними факторами, поэтому более надежным вариантом считается размещение драйвера в корпусе.
Корпус защищает электронный преобразователь от влаги, пыли, попадания прямых солнечных лучей и т. д. Бескорпусные модели обходятся дешевле, но у них меньше срок службы и хуже стабильность эксплуатации. Они больше подходят для скрытого монтажа.
Основные характеристики преобразователей
Перед тем как купить драйвер для светодиодов, следует ознакомиться с основными характеристиками устройств. К ним относят напряжение на выходе, номинальный ток и мощность. Выходное напряжение преобразователя зависит от величины падения напряжения на LED-источнике, а также от способа подключения и количества светодиодов в схеме. Ток находится в зависимости от мощности и яркости излучающих диодов. Драйвер должен обеспечить светодиодам такой ток, который необходим им для поддержки требуемой яркости.
К характеристикам драйвера относятся напряжение на выходе, номинальный ток и мощность
Одной из важных характеристик драйвера считается мощность, которую прибор выдает в виде нагрузки. На выбор мощности драйвера влияет мощность каждого LED-прибора, общее количество и цвет свечения светодиодов. Алгоритм расчета мощности состоит в том, что максимальная мощность устройства не должна быть ниже потребления всех светодиодов:
P = P(led) ? n,
где P(led) – мощность единичного LED-источника, а n — количество светодиодов.
Кроме того должно выполняться обязательное условие, при котором бы обеспечивался запас мощности в пределах 25-30%. Таким образом значение максимальной мощности должно быть не меньше значения (1,3 х P).
Следует также брать во внимание цветовые характеристики светодиодов. Ведь различные по цвету полупроводниковые кристаллы имеют разную величину падения напряжения при прохождении через них тока одинаковой силы
Так падение напряжения у красного светодиода при токе 350 мА составляет 1,9-2,4В, тогда среднее значение его мощности будет равно 0,75 Вт. У аналога зеленого цвета величина падения напряжения находится в пределах от 3,3 до 3,9В и при таком же токе мощность составит уже 1,25 Вт. Значит к драйверу для светодиодов 12В можно подсоединить 16 красных LED-источников или 9 зеленых.
Полупроводниковые кристаллы разных цветов имеют разную величину падения напряжения
Выводы и полезное видео по теме
Все сложности, с которыми может столкнуться радиолюбитель, подбирающий преобразователь для мощных LED ламп, подробно описаны в видеосюжете:
Ключевые особенности самостоятельного подключения преобразовательного прибора в электросхему:
Поэтапный инструктаж, описывающий процесс сборки своими руками светодиодного драйвера из подручных средств:
Несмотря на заявленные производителем десятки тысяч часов бесперебойной работы светодиодных ламп, есть множество факторов, существенно снижающих эти показатели.
Для сглаживания всех прыжков тока в электросистеме предназначены драйверы. К их выбору или самостоятельной сборке нужно подходить ответственно после просчета всех необходимых параметров.
Расскажите о том, как подбирали драйвер для работы светодиодной лампочки. Поделитесь своими аргументами и способами стабилизации поставки напряжения диодному прибору освещения. Оставляйте комментарии в находящемся ниже блоке, задавайте вопросы, размещайте фотоснимки по теме статьи.
