Элементарная схематика драйвера для LED-лампы. Ключевыми компонентами, отвечающими за снижение напряжения, являются конденсаторы (C2, C3), однако аналогичную функцию выполняет и резистор R1
Схема светодиодной лампы: характеристики простых драйверов
Светодиодные источники освещения быстро приобретают популярность, вытесняя неэффективные лампы накаливания и менее безопасные люминесцентные аналоги. Они обеспечивают высокую эффективность расхода электроэнергии, обладают длительным сроком службы, а некоторые модели могут быть отремонтированы после выхода из строя.
Для правильной замены или ремонта неисправного устройства потребуются схема светодиодной лампы и знание ее конструктивных характеристик. Данные аспекты мы подробно осветили в этой статье, уделив внимание различным типам ламп и их конструкции. Кроме того, мы представили краткий обзор наиболее популярных LED моделей от известных производителей.
Как устроена светодиодная лампа?
Подробное изучение конструкции LED-светильника может понадобиться в одном случае – если возникает необходимость в ремонте или модернизации источника света.
Умельцы-любители, имея на руках необходимые компоненты, способны самостоятельно собрать лампу на светодиодах, однако новичку выполнить такую задачу может быть сложно.
С учетом того, что устройства на основе светодиодов стали основой систем освещения современных квартир, умение разбираться в устройстве ламп и их ремонте может существенно сэкономить семейный бюджет.
Изучив схемы и обладая базовыми навыками работы с электроникой, даже начинающий может разобрать лампу, заменить поврежденные детали и восстановить работу прибора. Для получения подробных инструкции по диагностике неисправностей и самостоятельному ремонту светодиодной лампы, пожалуйста, переходите по предложенной ссылке.
Имеет ли смысл ремонт светодиодной лампы? Определенно да. В отличие от ламп накаливания, стоимость которых зачастую невысока, светодиодные устройства имеют более высокую цену.
Например, лампа GAUSS стоит примерно 80 рублей, тогда как более качественная модель OSRAM может стоить около 120 рублей. Замена таких компонентов, как конденсатор, резистор или диод, обойдется дешевле, а также своевременная замена может продлить срок службы лампы.
Существует множество модификаций LED-ламп: свечи, груши, шары, софиты, капсулы, светодиодные ленты и другие. Они различаются по форме, размеру и конструкции. Для наглядности рассмотрим популярную модель в форме груши.
Вместо традиционной стеклянной колбы в таких лампах используется матовый рассеиватель, а вместо нити накаливания применяются долговечные диоды, установленные на специальной печатной плате. Дополнительным элементом для отвода избыточного тепла служит радиатор, тогда как занять роль стабилизирующего напряжение устройства должен драйвер.
Если оставить привычную форму в стороне, можно заметить только один знакомый элемент – это цоколь. Размеры цоколей остаются прежними, поэтому они совместимы с традиционными патронами и не требуют перестройки электросистемы. Однако на этом сходство с лампами накаливания заканчивается: внутреннее устройство светодиодных источников света значительно более сложное.
LED-лампы не предназначены для подключения непосредственно к сети 220 В, поэтому внутри устройства находится драйвер, который выполняет функции блока питания и управления. Он состоит из множества мелких компонентов, главное назначение которых – выпрямление тока и понижение напряжения.
Что такое драйверы для светодиодов и зачем они нужны
Светодиоды представляют собой полупроводниковые элементы, для которых источник света образуется в основном за счет тока, а не напряжения. Чтобы светодиоды функционировали корректно, требуется обеспечить стабильный ток определенной величины. При переходе p-n напряжение падает на постоянное количество вольт для каждого элемента. Обеспечение оптимальной работы LED-источников с учетом этих парадигм является задачей драйвера.
Точные параметры мощности и величина падения напряжения при p-n переходе должны быть указаны в паспортной документации светодиодного устройства. Диапазон параметров, которыми должен обладать преобразователь, должен соответствовать этим значениям.
По своей сути, драйвер представляет собой блок питания. Однако основным выходным параметром этого устройства является стабилизированный ток. Драйверы производятся на основе метода ШИМ-преобразования, которое осуществляют с использованием специализированных микросхем или на базе транзисторов. Последний тип принято называть простыми драйверами.
Преобразователь подключается к стандартной сети, а на выходе создает напряжение в заданном диапазоне, который обозначается двумя значениями: минимальным и максимальным. Например, преобразователь с выходным напряжением от 9 до 21 В и силой тока 780 мА может использоваться для обеспечения работы 3-6 светодиодных элементов, каждый из которых вызывает падение в сети на 3 В.
Таким образом, драйвер – это устройство, преобразующее ток из электрической сети 220 В в параметры, требуемые для нормальной работы источников света, обеспечивая их долговечность и правильную эксплуатацию.
Где применяют
Популярность преобразователей растет пропорционально росту интереса к светодиодам. LED-источники освещения становятся экономичными, мощными и компактными устройствами. Они находят применение в различных областях, таких как:
- уличное освещение;
- дома и квартиры;
- подсветка различных объектов;
- автомобильные и велосипедные фары;
- компактные фонарики;
При подключении устройств к сети 220 В всегда необходим драйвер. В случае использования постоянного напряжения можно ограничиться резистором.
Бестрансформаторная понижающая топология
Это решение относится к группе бестрансформаторных преобразователей, включающей в себя как понижающие, так и повышающие схемы, а также инвертирующие топологии. Более того, к бестрансформаторным преобразователям также относятся схемы типа SEPIC, преобразователь Чука и другие специальные схемы, такие как планарные преобразователи, использующие переключаемые конденсаторы. В принципе, драйвер для светодиодов можно построить на основе любого из этих решений, однако на практике они встречаются гораздо реже, хотя повышающая топология используется, например, во многих фонариках.
Пример драйвера, построенного на основе бестрансформаторной понижающей топологии, показан на следующем рисунке.
В реальном мире такое решение можно наблюдать на примере ZXLD1474 или конфигурации с использованием ZXSC310 (которая, кстати, в данной схеме рассматривается как повышающий преобразователь).
В этом случае светодиод подключается последовательно с индуктивностью. Схема управления следит за величиной тока через вспомогательный резистор R1 и управляет ключевым устройством T1. Если ток через светодиод опускается ниже установленного минимума, транзистор открывается, и индуктивность с подключенным к ней светодиодом оказывается под напряжением. Ток в индуктивности начинает линейно возрастать (это можно проиллюстрировать на графике красным цветом), в то время как диод D1 остается закрытым. Достигнув заданного максимума тока, схема управления закрывает ключ. Согласно первому закону коммутации, индуктивность стремится поддержать ток в цепи за счет накопленной энергии в магнитном поле. В этот момент ток начинает проходить через диод D1, и энергия индуктивности расходуется, при этом сила тока начинает линейно снижаться (что отображено на графике зеленым цветом). Когда ток падает ниже установленного минимума, схема управления принимает сигнал и повторно открывает транзистор, возвращая энергию в систему – и процесс продолжается.
Особенностью понижающей топологии является возможность минимизировать пульсации светового потока, поскольку в этом конфигурационном варианте ток через светодиод никогда не прерывается. Путь к оптимизации заключается в увеличении индуктивности и повышении частоты переключений (в настоящее время существуют преобразователи с рабочими частотами до нескольких мегагерц).
На основе этой топологии был разработан драйвер для лампы Gauss, о котором говорилось ранее.
Недостатком данного метода является отсутствие гальванической изоляции – когда транзистор открыт, схема оказывается напрямую соединенной с источником напряжения, в случае сетевых светодиодных ламп – с сетью, что может являться потенциальным источником опасности.
Обратноходовый преобразователь
Несмотря на наличие элемента, аналогичного трансформатору, в обратноходовом преобразователе правильнее будет использовать термин двухобмоточный дроссель, так как ток никогда не проходит через оба обмотки одновременно. По своей сути, обратноходовой преобразователь действует по принципу, схожему с бестрансформаторными топологиями. Когда ключ T1 открыт, ток на первичной обмотке возрастает и энергия сохраняется в магнитном поле; при этом полярность подключения вторичной обмотки выбрана так, чтобы диод D3 в этот момент оставался закрытым, и ток на вторичной стороне не протекал. В этот момент ток нагрузки поддерживается накопленной энергией в конденсаторе С1. Когда T1 закрывается, полярность на вторичной обмотке становится обратной (так как производная тока на первичной обмотке меняет знак), и диод D3 открывается, передавая накопленную энергию на вторичную сторону. В части стабилизации тока вся система функционирует аналогично, где схема управления контролирует напряжение на резисторе R1 и регулирует временные параметры так, чтобы ток через светодиоды оставался постоянным. Обратноходовой преобразователь чаще всего используется при мощностях до 50 Вт, после чего он становится менее эффективным из-за все увеличивающихся потерь и необходимых размеров трансформатора-дросселя.
Существуют варианты обратноходовых драйверов без оптоизолятора. Они основываются на том, что токи первичной и вторичной обмоток взаимосвязаны, и при определенных условиях можно ограничиться анализом только тока первичной обмотки или отдельной вспомогательной обмотки. Это позволяет сократить затраты на детали и, соответственно, сделать решение более экономически выгодным.
Преимущества обратноходового преобразователя заключаются в том, что он обеспечивает изоляцию вторичной части от сети, что повышает безопасность, а также позволяет относительно легко и недорого создавать лампы, совместимые со стандартными диммерами для ламп накаливания и реализовывать коррекцию коэффициента мощности.
Название «обратноходовой преобразователь» произошло от того, что данный метод изначально использовался для генерации высокого напряжения в телевизорах с электронно-лучевыми трубками. Высоковольтный источник генерировался в процессе горизонтальной развертки и «обратного хода» электронного луча.
Драйвер для линейных светодиодных ламп: конструкция, работа и достоинства
В данном обзоре будет исследован и протестирован драйвер для линейных светодиодных светильников. Кроме того, мы выясним, как его настроить для конкретного применения и почему он не подходит для светодиодных лент.
Драйвер сконструирован в виде узкой платы, предназначенной для установки в тонкие линейные светильники:
Ключевым свойством данной платы является ее ширина, составляющая всего 16 мм.
Линейные светильники, где используются подобные драйверы, выглядят следующим образом:
Установка широкой платы в такую конструкцию была бы затруднительна.
Тем не менее не существует запрета на установку такого драйвера и в более крупных плоских светильниках (например, квадратных или прямоугольных), при условии, что схема подключения светодиодов в них подходит для этого драйвера (высокое напряжение при относительно низком токе).
Конструкция и схемотехника светодиодного драйвера
Габаритные размеры драйвера составляют 65*16*10 мм. В описании указано, что он поддерживает нагрузку в диапазоне 8-18 Вт при напряжении на нагрузке от 100 до 260 В. Однако испытания показали, что реальные параметры выше по нижнему пределу (по напряжению на нагрузке).
Светодиодный драйвер построен на основе понижающего DC-DC преобразователя со стабилизацией выходного тока (которого, надо заметить, а не напряжения!).
Основной и единственный чип драйвера – BP2866C. На фотографиях его можно увидеть в виде микросхемы с семью выводами (фактически должно быть восемь выводов, но один отсутствует из-за ненадобности).
Значение тока стабилизации определяется двумя SMD-резисторами, соединенными параллельно: 1.3 Ом и 2.1 Ом (расположены на фото выше микросхемы).
Для такой конфигурации ток на выходе установлен на уровне 230 мА.
Питающее напряжение драйвера проходит через стандартную выпрямительную схему, представляющую собой диодный мост с электролитическим конденсатором (номинал 10 мкФ и 400 В).
Голубая основная деталь округлой формы на плате – это варистор, который защищает плату от избыточных импульсов входного напряжения.
В схеме формирования выходного напряжения участвуют: индуктивность, обычный маломощный (но высоковольтный) диод, а также электролитический конденсатор на 2.2 мкФ * 400 В, который сглаживает пульсации выходного напряжения.
При отсутствии нагрузки величина напряжения на выходе драйвера приближается к напряжению выпрямленного входного сигнала; при подключении к 220 В она составила 284 В.
Вот осциллограмма напряжения на высоковольтном выходе микросхемы преобразователя:
Частота импульса составила 100 кГц.
Испытания светодиодного драйвера для линейных светодиодных планок и анализ их совместимости
Начнем с изучения цели, по которой приобрели этот драйвер; это поможет более полно разобраться с областью его применения.
Всё началось с того, что у меня сгорел линейный светодиодный светильник. После разборки был обнаружен следующий эффект:
Сегодня подобные светильники массово производятся для замены морально устаревших ламп дневного света (которые содержат ртуть, имеют сравнительно короткий срок службы и не подлежат ремонту).
Изготавливаем самостоятельно
Светильники на светодиодах составляют редкость. Куда проще соорудить лампу из неисправного устройства. По факту получается, что ремонт и изготовление нового изделия – это единый процесс. Для этого LED-лампу разбирают и восстанавливают перегоревшие светодиоды и радиодетали драйвера. В распространенной продаже часто встречаются оригинальные светильники с нестандартными лампами, для которых впоследствии сложно найти замену. Простой драйвер можно извлечь из неисправной лампы, а светодиоды – из старого фонарика.
Схема драйвера собирается по классической конфигурации, как описано выше. В расстроенной версии добавится резистор R3 для разрядки конденсатора С2 по завершении работы и пара стабилитронов VD2 и VD3 для шунтирования в случае обрыва цепи светодиодов. Можно ограничиться одним стабилитроном, если правильно выбрать его напряжение стабилизации. Если конденсатор подобрать под напряжение выше 220 В, можно обойтись без дополнительных компонентов. Однако в этом случае его размеры возрастут, и после завершения ремонта плата с компонентами может не поместиться в корпус.
Схема драйвера предназначена для лампы, состоящей из 20 светодиодов. Если их количество отличается, необходимо подбирать величину ёмкости конденсатора С1 таким образом, чтобы ток через светодиоды составлял 20 мА.
Питание LED-лампы, как правило, реализуется через бестрансформаторные схемы, и нужно быть предельно осторожным при самостоятельной сборке на металлическом корпусе светильника, чтобы избежать короткого замыкания между фазой и нулём.
Конденсаторы подбираются в соответствии с таблицей, в зависимости от количества светодиодов. Их можно установить на алюминиевую пластину в количестве 20-30 штук. Для этого на ней проделываются отверстия, а светодиоды фиксируются на термоклей. Сварка выводов производится последовательно. Все компоненты можно разместить на печатной плате из стеклотекстолита. Они располагаются с тыльной стороны, в то время как светодиоды монтируются пайкой своих выводов на плату. Длина выводов светодиодов должна составлять порядка 5 мм. После завершения сборки устройство помещается в корпус светильника.
Настольная лампа на светодиодах
Лампа на 220 В. Видео
По созданию светодиодной лампы на 220 В своими руками можно узнать из представленного видео.
Правильно собранная индивидуально разработанная схема светодиодной лампы обеспечит её долгосрочное использование. В зависимости от создания, возможен ремонт. Способы питания могут быть самыми разнообразными: от стандартной батареи до подключения к сети на 220 вольт.
Люди уже давно привыкли к удобствам, которые предлагает электричество, и многие не задумываются о том, какой ток приходит в розетку. На планете 98% производимой энергии – это переменный ток. Его намного проще генерировать и передавая на большие расстояния.
Многофункциональный электроизмерительный прибор, способный в различных условиях быстро и качественно измерять, прозванивать и оценивать параметры электрических цепей, компонент и устройств, называется мультиметром.
Цифровые модели являются наиболее распространёнными среди электронных устройств, и хотя стоят они довольно дорого, их использование очень удобно. Яркий пример этого –
Энергосберегающие лампы ныне активно используют в быту и промышленности, и с течением времени они выходят из строя, однако многие из них можно восстановить после относительно простого ремонта. Если.
Как сделать антенну для телевизора, способную принимать дециметровые волны собственными силами? Этот вопрос интересует тех, кто любит заниматься самоделками. Применение такой антенны возможно как в домашних условиях, так и на даче.
Краткая справка: ООО «РИГ-Проммисс» зарегистрировано 27 сентября 2004 года регистратором Инспекция Федеральной налоговой службы по Верх-Исетскому району г. Екатеринбурга. Директор организации: …
В прошлом инженеры вручную создавали схемы, всячески упрощая их, что ускоряло процесс выпуска проектной документации. С развитием технологий возникла необходимость выработки определенных стандартов, для спрощения.
Разница между одноставочным и двухставочным тарифом: одноставочные тарифы охватывают лишь плату за потребляемую электроэнергию, в то время как двухставочные включают в себя как плату за электроэнергию, так и плату за мощность. Давайте подробнее изучим эти термины: Энергия.
Устройство и принцип работы ДРЛ: классическая лампа ДРЛ состоит из основных электродов, поджигающих или дополнительных электродов, вводных частей электродов, специализированного газа, позисторов и ртути. В качестве …
