Источник тока для светодиодов: Светодиодный драйвер для LED светильников и светодиодов купить

Начнем по порядку.

1. Классика — резистор.

Подходит для маломощных (10 — 50мА) светодиодов. В более мощных случаях становится заметным низкий КПД и не особо хорошие стабилизационные возможности.

Повторю методику расчета:

Пусть среднее падение на применяемом диоде U_fw, напряжение питания U₀, и необходим ток диода I_fw. Тогда очевидно, что резистор должен принять на себя излишек напряжения, т.е., на нем должно падать U₀-U_fw вольт при рабочем токе I_fw. Откуда несложно посчитать его номинал:

R=(U₀-U_fw)/I_fw

Ясно, что в случае нескольких диодов U_fw заменяется на суммарное падение на цепочке.

Механизм стабилизации «на пальцах» описан в предыдущей статье. Однако, его можно объяснить и по-другому: в теории источник тока обладает бесконечным внутренним сопротивлением. Мы же здесь имеем источник напряжения, включенный последовательно с резистором. Т.е., с точки зрения диода, резистор наращивает внутреннее сопротивление источника, превращая его из источника напряжения в источник тока. Очевидно, что, чем больше резистор, тем больше такая схема похожа на идеальный источник тока и тем лучше ее параметры. Потому, еще раз, такая схема подходит только для маломощных диодов.

Перейдем к более качественным регуляторам. Но для начала я хотел бы пояснить общий принцип их действия, а для этого рассмотреть источник тока еще с одной стороны. Только что я что-то говорил про бесконечное внутреннее сопротивление — все это в согласии с теорией, никаких сомнений. Однако давайте взглянем по-другому на то, что делает источник тока: по сути, он всегда устанавливает на нагрузке такое напряжение, при котором через нее протекает заданный ток. Т.е., это источник напряжения с обратной связью по току. Таким образом, драйвер для светодиода можно сделать почти из любого стабилизатора напряжения, изменив тип его обратной связи.

2. Линейные регуляторы.

По идее, здесь должна бы быть классическая схема на LM317. Однако я хотел бы отойти от традиций и объяснить принцип работы подобного рода схем на отвлеченном примере, а заодно и проиллюстрировать все вышесказанное про обратную связь и источники тока. Кроме того, как станет очевидно, эти же принципы действуют и для импульсных схем.

Для начала разберемся с тем, как работает стандартный трехвыводной регулятор. Как подсказывает нам Капитан Очевидность, у трехвыводного регулятора имеется три вывода: вход, выход, и управляющий вход. Внутри имеется источник опорного напряжения. В процессе работы внутренняя схема сравнивает напряжение на управляющем входе с опорным, и, если опорное больше, регулятор начинает увеличивать напряжение на нагрузке. Если опорное меньше — уменьшать. При этом сам регулятор даже и не догадывается, что он стабилизатор тока или напряжения — его схема всего лишь реализует описанный алгоритм. Очевидно, что для получения желаемого эффекта стбилизации надо связать изменение напряжения на выходе и напряжения на управляющем входе с помощью какой-либо цепи. Например, если мы хотим получить постоянное напряжение, необходимо сконструировать цепь, которая будет подавать на управляющий вход напряжение больше опорного, когда выходное напряжение больше необходимого, и меньше опорного в противном случае. Очевидно, что такой цепью является обычный резистивный делитель. Собственно, классический стабилизатор напряжения на LM317:

Обычное напряжение опорного источника в LM317 — 1. 25В.

Однако мы хотели стабилизировать ток. Т.е., нам нужна схема, которая будет подавать на управляющий вход напряжение меньше опорного, если выходной ток меньше заданного, и больше — если больше. Т.е., необходимо превратить изменение тока в изменение напряжения. Ясно, что здесь нам опять поможет резистор:

А теперь давайте сделаем то, что я так люблю делать — посмотрим на эту схему под другим углом. Вглядитесь, ведь здесь мы, по сути, заставляем регулятор стабилизировать напряжение на резисторе на уровне опорного (1.25В для LM317). А, поскольку резистор — линейный элемент, то при стабильном напряжении ток через него будет постоянен. Светодиод же включен последовательно со всей этой конструкцией, и потому его ток тоже будет постоянен, хотя регулятор про него ничего не знает — он просто стабилизирует напряжение на резисторе.

Из вышесказанного очевидно, что резистор можно расчитать, исходя из опорного напряжения и заданного тока:

R=U_ref/I₀

Для LM317 — R=1. 25/I₀.

Достоинство такого регулятора — высокая стабильность тока и простота схемы. Недостаток — низкий КПД. Кроме того, есть и чисто практическое неудобство: как нетрудно убедиться, для значительных токов (>~0.2А) расчетные номиналы сопротивлений получаются порядка десятков Ом, что создает трудности в их добыче — чаще всего приходится изготавливать оные самостоятельно, либо наматывая из, например, нихрома, либо по-разному соединяя стандартные резисторы.

3. Импульсные регуляторы.

Линейные регуляторы изменяют параметры питания нагрузки, сбрасывая излишки энергии источника на регулирующем элементе (чаще всего это транзистор). Однако существует и другой подход: сначала мы берем порцию энергии от источника, например, запасая ее в дросселе в виде магнитного поля (или в конденсаторе в виде электрического), а потом отдаем ее в нагрузку. При этом нет необходимости сбрасывать излишки, поскольку мы сразу берем энергии ровно столько, сколько ее требуется.

В соответствующей статье Википедии есть хорошая картинка:

Это один из вариантов построения импульсного преобразователя (понижающий преобразователь). Пока ключ замкнут, ток от источника протекает через катушку, и в это время в ней запасается энергия. При разомкнутом ключе индуктивность отдает накопленную энергию в нагрузку.

При всех концептуальных различиях в способе управления питанием нагрузки, алгоритм работы импульсных преобразователей не отличается от алгоритма работы линейных. Т.е., они также сравнивают напряжение на регулируюшем входе с внутренней опорой. А потому все сказанное про обратную связь в равной степени относится и к ним.

Пример. Превращаем MC34063 — импульсный стабилизатор напряжения, в драйвер светодиодов:

Вывод 5 MC34063 — тот самый управляющий вход, напряжение на котором внутри сравнивается с опорным. В принципе, его можно прямо подключить туда же, куда включен неинвертирующий вход ОУ. Очевидно, при этом надо будет пересчитать резистор обратной связи по току R1 так, чтобы напряжение на нем при заданном токе было равно опорному — те же 1.25В. Однако при этих условиях мощность, рассеиваемая на нем, будет около полуватта (при токе 350мА, для которого расчитывалась эта схема), что много. Потому для повышения КПД я поставил резистор меньшего номинала, напряжение с которого усиливается с помощью ОУ. Кстати, как нетрудно видеть, такая схема имеет еще один бонус — возможность менять ток, изменяя коэффициент усиления. Кроме того, по этой же причине для нее не важен точный номинал токоизмерительного резистора.

А вообще уже давно выпускается множество специализированных светодиодных драйверов. На самом деле, основное отличие т.н. «драйвера» от простого импульсного стабилизатора состоит в том, что тот операционный усилитель, который мне пришлось поставить отдельно для MC34063, в них уже присутствует, что и дает возможность сразу ставить резисторы малого сопротивления.

В документации на драйверы дается исчерпывающая информация относительно их применения, потому я лишь для порядка приведу пример схемы включения одного из них — ZXLD1362 (просто цитата из даташита):

Кроме того, существует класс схем на основе блокинг-генератора, применяемых для питания маломощных светодиодов от батареек в тех случаях, когда приоритетом является низкая цена — таким схемам будет посвящена моя следующая статья. Однако, стоит отметить, что для той же цели также есть интегральные драйверы.

Собственно, все. Надеюсь, этот материал поможет кому-то разобраться в вопросах питания светодиодов.

Светодиодный источник тока (электронная схема)

Выходные контакты интерфейса с логикой TTL (например, наш программируемый MP3-плеер) может водить в лучшем случае один светодиод. Если вы должны управлять несколькими светодиодами с одного выхода, есть несколько вариантов:

• Управляйте реле от логики TTL и включайте / выключайте светодиоды отдельным источник питания. Это может быть удобно, если светодиоды уже имеют токоограничивающий резистор. Обратите внимание, что не все реле совместимы с уровнями TTL.Мы использовали как DIL-реле, так и твердотельные реле успешно.
• Вместо реле используйте силовой транзистор. Это не имеет перенапряжения защита реле, но она дешевле и быстрее переключается. См. Статью Выходы питания для H0420 для примера схемы. Опять же, эта схема удобна, если светодиоды уже иметь токоограничивающий резистор.
• Для разветвления двух или более простых светодиодов, т.е. светодиоды не имеют токоограничивающего резистор, к ТТЛ выходу удобнее использовать “постоянный ток источник »схема.Этой схеме и посвящена данная статья.

Использование источника тока – лучший способ управлять несколькими светодиодами, потому что Яркость светодиода зависит от протекающего через него тока. Даже внутри серия светодиодов (с тем же номером и от одного производителя), изменение прямого напряжения светодиодов довольно велико. При использовании резистор для ограничения тока светодиода, ток, протекающий через светодиод, равен связан сразу с прямым напряжением. Изменение прямых напряжений светодиодов приводит к различиям в яркости.

Источник тока невосприимчив к вышеуказанной проблеме, поскольку он регулирует ток и не то напряжение, которое течет через светодиоды.

Схема

Что касается схемы, давайте сначала предположим, что к P1 ничего не подключено.Затем база транзистора и анод светодиода ( D1 ) подтягиваются резистором R2 . Из-за зеленого светодиода напряжение на базе транзистора будет таким же, как прямое напряжение светодиод, который составляет 2,1 В для стандартного зеленого светодиода. Если база транзистора составляет 2,1 В, то его эмиттер будет на 0,6 В ниже, или 1,5 В. Это означает, что ток через резистор R3 составляет 15 мА (1,5 В разделить на 100 Ом). Таким образом, этот же ток также проходит через серию светодиодов, подключенных между двумя штифты Р3 .

Если на вывод P1 будет установлен низкий уровень, транзистор заблокируется и ток пропадет. будет течь через светодиоды. Эта возможность позволяет переключать последовательность Светодиоды включаются и выключаются от внешнего устройства, используя логику TTL или выходы с открытым коллектором. Вы можете затемнить светодиоды тем же способом: выключите и включите контакты очень быстро. быстрая смена, варьируя ширину «включенного» импульса. Для достижения наилучших результатов это Схема широтно-импульсной модуляции (ШИМ) должна выполняться с частотой от 50 Гц. и 100 Гц.

Если вы не планируете использовать питание от внешнего устройства, вы можете опустить резистор R1 и разъемы P1 и P2 . Даже если вы или управляете током от другого устройства, вы можете по-прежнему опускать R1 при условии, что выходной контакт внешнего устройства является открытым коллектором или имеет внутренний резистор .

Резистор R2 можно не устанавливать, если источник тока питается от внешнее устройство (на P1 ), и этот вывод – , а не открытый коллектор.В частности, для нашего программируемого MP3-плеера, и R1 и R2 можно не указывать.

Конечные ноты

Максимальное количество светодиодов, которым может управлять один источник тока при 24 В, зависит от от цвета светодиодов. Каждый цвет светодиода изготовлен из разных полупроводников. материал с другим прямым напряжением. Прямые напряжения в таблице ниже являются приблизительными, потому что типичное прямое напряжение для светодиода зависит от производителя и даже в пределах серии светодиодов допуск прямое напряжение довольно высокое.

Эта схема при 24 В может управлять до 6 белыми светодиодами и до 10 красными светодиодами. Если нужно погонять больше светодиодов, можно каскадно поставить несколько источников тока. К сделайте так, подключите контакт P2 одного источника тока к P1 следующего текущего источника.

Доступны аналогичные источники тока предварительно построенный от Конрада (номер продукта 185027-I5).

– создание эффективного источника постоянного тока

Самый простой подход – это использовать последовательный резистор, конечно, вместе с некоторым источником постоянного напряжения. Не вдаваясь в подробности, это тоже кажется относительно хорошим ответом. Однако в нем есть очень серьезный недостаток, о котором я сразу же исправлю.

Резистор действует как очень и очень грубый стабилизатор тока.Чем выше напряжение для фиксированного источника питания и чем ниже требуемое напряжение для светодиодных лент, тем лучше оно будет регулироваться. Чем больше накладных расходов, тем лучше. Но, конечно, расточительный по мощности. Однако в вашем случае накладных расходов не так много. Итак, давайте посмотрим, насколько это плохо.

Чтобы вычислить регулировку с использованием резистора, нам нужно знать% изменения тока для данного% изменения требуемого напряжения светодиода для работы (конечно, при условии, что все по-прежнему работает нормально.) Способ вычисления% изменения тока заключается в использовании дроби исчисления, которая выглядит следующим образом \ $ \ text {d} \, \% I = \ frac {\ text {d} I} {I} \ $.

Значение силы тока вычислить довольно просто:

$$ I_ \ text {LED} = \ frac {V_ \ text {SUPPLY} -8 * V_ \ text {LED}} {R} $$

Я опущу детали выполнения дифференциалов (они несложны). Но для вычисления регулирования нам понадобится что-то вроде этого:

$$ \ frac {\ text {d} \: \% I} {\ text {d} \: \% V} = \ frac {\ frac {\ text {d} I} {I}} {\ frac {\ text {d} V} {V}} = – 8 \ cdot \ frac {V_ \ text {LED}} {V_ \ text {SUPPLY} -8 * V_ \ text {LED}} $$

Для \ $ V_ \ text {SUPPLY} = 24 \: \ text {V} \ $ и \ $ V_ \ text {LED} = 2. 63 \: \ text {V} \ $, получается примерно -7,11% на%.

Предположим, вы используете \ $ R = 56 \: \ Omega \ $. Номинально вы должны вычислить \ $ I = \ frac {24 \: \ text {V} -8 * 2,63 \: \ text {V}} {56 \: \ Omega} \ приблизительно 52,9 \: \ text {mA} \ $. Но с изменением среднего падения напряжения на 1% я вычисляю \ $ 49.1 \: \ text {mA} \ le I \ le 56.6 \: \ text {mA} \ $. Это разброс более 7%.

Теперь все было бы хорошо. То есть, если бы вы могли мне пообещать, что колебания напряжения на светодиодах будут не более 1%. Однако это даже близко не реалистично.В технических характеристиках обычно предусмотрено 10% отклонений, и без объединения я видел и похуже. Возможно 15% и более при том же токе светодиода. Итак, сейчас мы говорим об абсолютно ужасном действующем регулировании – может быть, хуже 70%! (Очевидно, что здесь мы проецируем прямую интерполяцию, и у нее есть свои проблемы, но она по-прежнему дает оценку 1-го порядка, к которой очень стоит прислушаться.)

Одно из возможных решений – значительно увеличить \ $ V_ \ text {SUPPLY} \ $. Это, безусловно, уменьшит существующие вариации в регулировании.Другой вариант – просто согласиться с тем, что, поскольку люди видят яркость в логарифмической шкале, вы можете согласиться с резкими изменениями тока от одной цепочки светодиодов к другой. Другой вариант – отрегулировать номинал резистора, чтобы он лучше подходил к каждой светодиодной цепочке. Это тоже сработает. Для этого потребуется множество доступных резисторов, а также некоторые испытания и настройки, но это не тяжелая работа.

Если вы ищете лучшую однородность тока для каждой светодиодной цепочки, и если вы можете позволить себе гарантировать около \ $ 1.5 \: \ text {V} \ $ накладных расходов (резистор может ограничивать ток с меньшими накладными расходами), тогда схема ограничения с двумя BJT, вероятно, является лучшим подходом. Ваша первоначальная точность будет достаточно хорошей, чтобы вам никогда не пришлось беспокоиться о том, чтобы возиться с номиналами резисторов. Это просто готовое к работе решение, которое будет работать правильно. Кроме того, учитывая ваши токи, рассеивание достаточно мало, поэтому вы, вероятно, можете использовать малосигнальные BJT (дешевые и небольшие устройства) для схемы.

^{смоделировать эту схему – Схема создана с помощью CircuitLab}

\ $ R_2 = 12 \: \ Omega \ $ может вам не подойти.Вы можете немного опустить или немного поднять. Но я думаю, это именно та область, которую вы искали. Для выбранного мной \ $ R_2 \ $, вероятно, подойдет \ $ 10 \: \ text {k} \ Omega \ le R_1 \ le 15 \: \ text {k} \ Omega \ $. (Хотя это, конечно, немного зависит от того, что вы в конечном итоге решите для \ $ R_2 \ $.)

Отметим также, что возможная проблема все еще существует. Если ваши светодиодные цепочки действительно имеют среднее значение около \ $ 2.63 \: \ text {V} \ $ на светодиод, но они могут отличаться, скажем, на + 10%, то результат превышает \ $ 23 \: \ text {V} \ $.Этого достаточно, чтобы, вероятно, вытолкнуть вышеуказанную схему из «управления», и вы снова увидите более существенные изменения тока светодиода. Это говорит о том, что на всякий случай вам понадобится \ $ 25 \: \ text {V} \ $ в качестве источника питания. Или, возможно, даже немного больше. Но они не так распространены, как \ $ 24 \: \ text {V} \ $.

Итак, опять же, у вас, вероятно, немного низкий запас по напряжению. Но я думаю, что, по крайней мере, с активным ограничителем тока регулирование должно быть лучше, чем с одним резистором.Вышеупомянутый подход использует два резистора и два дешевых BJT. Вам, конечно, придется решить, хорошо это или плохо.

: постоянный ток против постоянного напряжения

«Какой тип драйвера для светодиодов мне нужен?» Поиск драйверов для светодиодов может быть сложнее, чем вы думаете, из-за множества вариантов. Существует множество факторов, на которые следует обратить внимание при выборе того, который лучше всего подходит для вас, мы подробно рассмотрим это в нашем руководстве по светодиодным драйверам здесь.Одним из важных вариантов является выбор драйвера светодиодов постоянного тока по сравнению с драйвером светодиодов постоянного напряжения. Теперь известно, что драйверы светодиодов считаются устройствами постоянного тока, так почему же производители предлагают драйверы постоянного напряжения для светодиодов? Как мы можем отличить эти два?

Сравнение драйверов светодиодов постоянного тока и драйверов светодиодов постоянного напряжения

Драйверы постоянного тока и постоянного напряжения являются жизнеспособными вариантами источника питания для светодиодных источников света, но отличается только способ подачи питания.Драйверы светодиодов являются движущей силой, которая обеспечивает и регулирует необходимую мощность, чтобы светодиоды работали безопасно и стабильно. Понимание разницы между двумя типами может:

1. Помощь в правильном включении светодиодов
2. Избегайте серьезных повреждений ваших инвестиций в светодиоды

Что такое светодиодный драйвер постоянного тока?

Драйверы светодиодов постоянного тока предназначены для заданного диапазона выходных напряжений и фиксированного выходного тока (мА). Светодиоды, рассчитанные на работу с драйвером постоянного тока, требуют определенного источника тока, обычно указываемого в миллиамперах (мА) или амперах (А). Эти драйверы изменяют напряжение в электронной схеме, что позволяет току оставаться постоянным во всей светодиодной системе. Драйвер постоянного тока Mean Well AP – хороший пример, показанный ниже:

Чем выше номинальный ток, тем ярче светодиод, но если его не регулировать, светодиод будет потреблять больше тока, чем рассчитано. Термический разгон относится к превышению максимального тока возбуждения светодиодов, что приводит к резкому сокращению срока службы светодиодов и преждевременному выгоранию из-за повышения температуры.Драйвер постоянного тока – лучший способ управлять светодиодами высокой мощности, поскольку он поддерживает постоянную яркость всех светодиодов в серии.

Что такое светодиодный драйвер постоянного напряжения?

Драйверы постоянного напряжения предназначены для одного выходного напряжения постоянного тока (DC). Наиболее распространенные драйверы постоянного напряжения (или блоки питания) – это 12 В постоянного тока или 24 В постоянного тока. Светодиодный индикатор, рассчитанный на постоянное напряжение, обычно указывает количество входного напряжения, необходимое для правильной работы.

Источник постоянного напряжения получает стандартное линейное напряжение (120–277 В переменного тока).Это тип питания, который обычно выводится из настенных розеток по всему дому. Драйверы постоянного напряжения переключают это напряжение переменного тока (VAC) на низкое напряжение постоянного тока (VDC). Драйвер всегда будет поддерживать постоянное напряжение независимо от того, какая на него токовая нагрузка. Пример блока питания постоянного напряжения ниже в Mean Well LPV-60-12.

LPV-60-12 будет поддерживать постоянное напряжение 12 В постоянного тока, если ток остается ниже 5-амперного максимума, указанного в таблице.Чаще всего драйверы постоянного напряжения используются в светильниках под шкафом и других гибких светодиодных лентах, но это не ограничивается этими категориями.

Итак, как мне узнать, какой тип драйвера светодиода мне нужен?

Если вы посмотрите на светодиоды высокой мощности, одной уникальной характеристикой является экспоненциальная зависимость между приложенным прямым напряжением к светодиоду и током, протекающим через него. Вы можете ясно видеть это из электрических характеристик Cree XP-G2 ниже на Рисунке 1.Когда светодиод включен, даже малейшее изменение напряжения на 5% (от 2,74 В до 2,87 В) может вызвать 100% увеличение тока, подаваемого на XP-G2, как вы можете видеть по красным меткам, ток увеличился с 350 мА до 700 мА. .

Рисунок 1

Теперь более высокий ток действительно делает светодиоды ярче, но в конечном итоге приводит к перегрузке светодиода. См. Рисунок 2, на котором представлены характеристики Cree по максимальному прямому току и кривые снижения номинальных значений для различных температурных условий окружающей среды. В приведенном выше примере мы все равно могли бы управлять светодиодом XP-G2 с током 700 мА, однако, если бы у вас не было устройства ограничения тока, светодиод потреблял бы больше тока, поскольку его электрические характеристики изменялись из-за повышения температуры.Это в конечном итоге приведет к тому, что текущий способ превысит предел… особенно в более жарких условиях. Избыточный прямой ток приведет к дополнительному нагреву внутри системы, сократит срок службы светодиодов и, в конечном итоге, приведет к выходу светодиода из строя. Мы называем это тепловым разгоном, который более подробно объясняется здесь. По этой причине предпочтительным методом питания мощных светодиодов является драйвер светодиодов постоянного тока. При использовании источника постоянного тока, даже если напряжение изменяется с температурой, драйвер поддерживает постоянный ток, не перегружая светодиод и предотвращая тепловой пробой.

Рисунок 2

В приведенном выше примере используются светодиоды высокой мощности и в меньшем масштабе, поскольку мы говорили об использовании только одного светодиода. С освещением в реальном мире неудобно или экономично собирать все вручную из одного диода, светодиоды обычно используются вместе в последовательных и / или параллельных цепях для достижения желаемого результата. К счастью для дизайнеров освещения, производители представили на рынке множество светодиодных продуктов, в которых несколько светодиодов уже собраны вместе, например, светодиодный трос, светодиодные ленты, светодиодные полосы и т. Д.

Наиболее распространенные светодиодные ленты состоят из группы светодиодов, последовательно соединенных с токоограничивающим резистором. Производители следят за тем, чтобы резисторы были правильного номинала и в правильном положении, чтобы светодиоды на полосах были менее подвержены колебаниям источника напряжения, как мы говорили с XP-G2. Поскольку их ток уже регулируется, все, что им нужно, – это постоянное напряжение для питания светодиодов.

Когда светодиоды или массив светодиодов сконструированы таким образом, они обычно указывают напряжение, при котором должно работать.Так что, если вы видите, что ваша полоса потребляет 12 В постоянного тока, не беспокойтесь о драйвере постоянного тока, все, что вам понадобится, это источник постоянного напряжения 12 В постоянного тока, так как ток уже регулируется бортовой схемой, встроенной производителем.

Преимущество использования светодиодного драйвера постоянного тока

Поэтому, когда вы создаете свой собственный светильник или работаете с нашими мощными светодиодами, в ваших интересах использовать драйверы постоянного тока, потому что:

1. Они предотвращают превышение максимального тока, указанного для светодиодов, тем самым предотвращая перегорание / тепловой пробой.
2. Они упрощают дизайнерам управление приложениями и помогают создавать источники света с более постоянной яркостью.

Преимущество использования драйвера светодиода постоянного напряжения

Драйвер светодиода с постоянным напряжением используется только при использовании светодиода или матрицы, рассчитанной на определенное напряжение. Это полезно как:

1. Постоянное напряжение – это гораздо более привычная технология для инженеров-проектировщиков и монтажников.
2. Стоимость этих систем может быть ниже, особенно в более крупных приложениях.

Не стесняйтесь ознакомиться с нашим руководством по светодиодным лентам, в котором есть множество устройств, которые могут работать от постоянного напряжения. Кроме того, если вам нужна помощь в выборе драйвера светодиода с постоянным током, ознакомьтесь с нашим полезным постом о том, как выбрать подходящий.

с использованием LT8614 и LT3083 / LT6015

Для многих приложений светодиодного освещения требуются широкие коэффициенты затемнения. Это можно сделать просто с помощью регулируемого источника тока, как показано ниже.Источник тока может быть изменен множеством различных средств, и может быть достигнут большой диапазон тока светодиода. Основная проблема этого метода заключается в том, что рассеиваемая мощность может быть довольно высокой. Источник напряжения V1 должен быть выбран достаточно высоким, чтобы выдерживать наибольшее падение напряжения на светодиодах и запас, необходимый для источника тока. Производители светодиодов обычно указывают максимальное напряжение, которое выше среднего значения, вынуждая разработчика использовать более высокое входное напряжение, чем необходимо.Приложения, в которых последовательно используется несколько светодиодов, многократно усиливают проблему допуска напряжения.

Простой светодиодный драйвер с регулируемым источником тока

Другой метод увеличения коэффициента затемнения заключается в использовании сигнала широтно-импульсной модуляции (ШИМ) для светодиода для его включения и выключения. Если эту пульсацию можно сделать с достаточно высокой частотой, обычно несколько сотен Гц, пульсация не будет видна человеческому глазу. С помощью этой техники коэффициент затемнения может быть увеличен до 3000: 1.

Хотя пульсация не видна человеческому глазу, она может быть проблемой для других приложений.Например, скорость сканирования цифрового видеомагнитофона может взаимодействовать с миганием светодиода, создавая нежелательные артефакты.

Один потенциальный метод позволяет регулировать широкий коэффициент затемнения строго аналоговыми средствами. Он использует гибридный подход, когда импульсный стабилизатор поддерживает постоянное напряжение на регулируемом источнике тока и помещает напряжение светодиода в контур обратной связи, так что изменения напряжения светодиода не влияют на ток светодиода. Напряжение на источнике тока не обязательно должно поддерживать падение напряжения на светодиодах и его изменения, и, таким образом, может быть оптимизировано для лучшего выбора рассеиваемой мощности по сравнению скоэффициент затемнения. В следующем примере демонстрируется концепция использования LT8614 в качестве источника напряжения и LT3083 в качестве источника тока.

LT8614 – это понижающий стабилизатор с бесшумной архитектурой коммутатора, предназначенный для минимизации электромагнитных / электромагнитных помех, обеспечивая высокую эффективность на частотах до 3 МГц. Монолитная конструкция со встроенными выключателями питания и всеми необходимыми схемами, собранная в QFN размером 3 мм × 4 мм, дает решение с минимальным размером печатной платы.LT3083 – это линейный стабилизатор с низким падением напряжения на 3 А, который можно подключать параллельно для увеличения выходного тока или распределения тепла по платам для поверхностного монтажа. Этот новый стабилизатор, спроектированный как прецизионный источник тока и повторитель напряжения, находит применение во многих приложениях, где требуется высокий ток, возможность регулировки до нуля и отсутствие радиатора.

, использующий источник напряжения LT8614 с источником тока LT3083

В этом случае используется входное напряжение 12 В, а ток светодиода изменяется в диапазоне от 0 до 3 А с помощью сигнала от 0 до 300 мВ, подаваемого на клемму SET LT3083.Вывод LT3083 OUT следует за выводом SET, таким образом, постоянный ток течет в R5 через следующий I _R5 = V _SET / R5.

Ток на клемме IN LT3083 очень точно следует за током на клемме OUT, пока не будет достигнуто минимальное значение нагрузки около 500 мкА.

Для LT3083 требуется падение напряжения 510 мВ с IN на OUT в худшем случае, а также 300 мВ для R5 при максимальном токе. LT8614 удерживает напряжение на выводе IN LT3083 ровно 0.97 В, что позволяет поддерживать рассеиваемую мощность LT3083 на приемлемом уровне, достигая пика около 2,4 Вт при выходном токе 3 А.

LT3083 удерживает на катоде светодиода 0,97 В, но анодное напряжение достигает любого требуемого значения из-за действия обратной связи LT8614. Дополнительные светодиоды могут быть включены последовательно с D1, и ток не изменится, пока не будет достигнуто напряжение отключения LT8614.

LT3083 – удобный компонент для реализации функции источника тока, но, как подробно описано выше, он требует минимальной нагрузки.Кроме того, существует небольшое смещение между выводами SET и OUT, которое обычно составляет несколько сотен микровольт, но может достигать ± 6 мВ при превышении температуры. Это смещение устанавливает нижний предел степени затемнения. Если требуется больший коэффициент диммирования, можно использовать дискретный приемник тока с использованием операционного усилителя с низким напряжением смещения. В одной из таких реализаций в качестве элемента управления используется прецизионный операционный усилитель LT6015.

LT6015 – это операционный усилитель с линейным входом и входным напряжением смещения менее 50 мкВ.Этот усилитель работает от одиночного и раздельного питания с общим напряжением от 3 до 50 В и потребляет всего 315 мкА на усилитель. Входной каскад Over-The-Top ^® LT6015 разработан для обеспечения дополнительной защиты в сложных условиях.

, использующий источник напряжения LT8614 с токоприемником LT6015

LT6015 имеет максимальное смещение напряжения на ± 250 мкВ при превышении температуры, а для источника тока требуется только падение напряжения около 100 мВ. Это позволяет поднять напряжение полной шкалы до 600 мВ и позволяет регулировать яркость в диапазоне 1000: 1.

Создание источника постоянного тока с помощью светодиодных драйверов | Custom

Драйвер светодиода – это электронная схема, используемая для питания светодиода (светоизлучающего диода). Драйверы светодиодов широко используются для управления высоковольтными светодиодами или лампами или миниатюрными светодиодами для индикации сигналов микроконтроллера. Схема драйвера светодиода должна обеспечивать достаточный ток для включения светодиода, но должна ограничивать ток, чтобы предотвратить повреждение.

Регулятор постоянного тока обычно используется для светодиодов большой мощности.Он обеспечивает постоянный ток, который загорится светодиодом и не повредит его. Источник постоянного тока обеспечивает постоянный ток независимо от сопротивления нагрузки, поэтому источники питания не подают ток на нагрузку в соответствии с законом Ома, но остаются постоянными для всех нагрузок. Достижение правильного регулирования тока этих источников постоянного тока может быть сложной задачей, о чем и говорится в данной статье.

Светодиод представляет собой диод с PN переходом с прямым падением напряжения, которое остается постоянным в широком диапазоне тока.Когда прямое напряжение, приложенное к светодиоду, меньше, чем прямое падение напряжения, через светодиод не протекает ток, и он не загорается (или горит тускло) с более низким током, протекающим через него. Если приложенное прямое напряжение выше определенного предела, ток превышает максимальное значение, и светодиод перегревается. Из-за перегрева прямое падение напряжения уменьшается, а ток увеличивается еще больше.

В двух словах можно сказать, что небольшое увеличение приложенного прямого напряжения может значительно увеличить ток через светодиод.Таким образом, необходим источник постоянного тока, а светодиод должен питаться только от источника постоянного тока.

Самая простая схема светодиодных драйверов – это последовательный резистор. Последовательный резистор с ограничением тока используется в качестве драйвера для большинства миниатюрных маломощных светодиодов. Чтобы рассчитать последовательное сопротивление, нам нужно использовать закон Ома. Значение сопротивления можно рассчитать по:

Что такое драйверы светодиодов и источники постоянного тока?

Любой, кто занимается светодиодным освещением, часто сталкивается с термином «драйвер светодиода» или словом «источник постоянного тока».Но что такое светодиодный драйвер и в чем его задача? Зачем нужен постоянный выходной ток? В этой статье вы узнаете все об определении, функциях и применении светодиодных драйверов.

Что такое светодиодный драйвер?

Если вы уже подробно разбирались в теме светодиодного освещения и подходящих ламп и светильников, вы наверняка встречали термин светодиодный драйвер. В основном в этом контексте используются следующие термины:

• Драйвер светодиода
• Источник постоянного тока
• Источник питания светодиода

Драйвер светодиода – это электронная схема , которая генерирует постоянный выходной ток из напряжения питания.Это контролирует светодиоды, встроенные в лампу. В электротехнике эту схему часто называют источником постоянного тока. Термин «источник питания светодиодов» на самом деле описывает источник постоянного напряжения и используется здесь довольно часто.

Драйвер, источник тока, блок питания?

Отдельные термины тесно связаны с одной стороны и часто используются как синонимы в некоторых областях. В специализированных кругах термины различаются более точно.

В электротехнике драйвером светодиода является либо схема драйвера с отдельными компонентами, либо IC драйвера .Эту схему обычно называют источником постоянного тока. Для работы требуется отдельный блок питания, который вырабатывает напряжение питания для драйвера от сети 120 В.

Однако в потребительской области термин драйвер светодиода часто относится ко всему блоку, состоящему из схемы драйвера и блока питания. Чистый светодиодный трансформатор для работы низковольтных ламп часто называют драйвером. Технически это неправильно, потому что фактический драйвер находится в лампе, но здесь часто используются термины.

Для чего нужен светодиодный драйвер?

Для обычных галогенных ламп 12 В требуется только простой трансформатор, который генерирует рабочее напряжение 12 В от сети 120 В. Светодиодные фонари намного сложнее старых. Светодиоды – это полупроводниковые компоненты. Содержащиеся в них светодиодные чипы имеют вольт-амперную характеристику и должны работать в правильной рабочей точке.

В противном случае возникнут колебания яркости и низкий КПД.Однако из-за последовательного рассеяния рабочая точка простого источника напряжения не может быть точно отрегулирована. Это возможно только с источником постоянного тока в виде драйвера светодиода.

Разница между драйвером и источником питания

Эти два термина часто путают или используют как синонимы. Однако есть одно большое различие:

Определение драйвера светодиода

Драйвер светодиода – это источник постоянного тока .

Определение источника питания для светодиодов

Источник питания для светодиодов – это источник постоянного напряжения .

Как работает светодиодный драйвер?

Ниже вы найдете краткое описание различных типов драйверов. Это относится к источникам постоянного тока, а не к источникам напряжения, которые часто ошибочно называют драйверами. Это наиболее распространенные варианты:

• Резистор серии LED
• Линейные драйверы
• Драйверы с тактовой частотой

Резистор серии

Для многих недорогих светодиодных ламп драйвер светодиода иногда состоит только из резистора.Он подключен последовательно к светодиоду и ограничивает ток до предварительно рассчитанного значения. Этот вариант драйвера светодиода, конечно, чрезвычайно недорог, но имеет некоторые недостатки.

С одной стороны, сопротивление буквально сжигает ограниченную энергию. Эта энергия преобразуется в резисторе в тепло и выделяется в окружающую среду. Таким образом снова теряются преимущества высокой эффективности светодиода. С другой стороны, светодиод также напрямую реагирует на колебания напряжения питания колебаниями яркости, поскольку в этой экономичной версии не происходит активного регулирования.

Линейные драйверы

Линейные драйверы светодиодов преобразуют более высокое входное напряжение в заданный рабочий ток светодиода. Из-за разницы напряжений между входом и выходом линейный регулятор имеет диапазон регулирования для перенастройки выхода при колебаниях входного напряжения. Так что колебаний яркости светодиода нет.

Линейные драйверы имеют тот недостаток, что падение напряжения и рабочий ток светодиода также приводят к потере мощности. Эта энергия просто преобразуется в тепло и снижает эффективность светодиода.К достоинствам можно отнести активное управление, простую схемотехнику и невысокую цену.

Синхронизированные драйверы

Синхронизированный драйвер светодиода работает аналогично импульсному источнику питания. Благодаря высокой частоте переключения в драйвере энергия может передаваться от входа к выходу с минимальными потерями. Доступны микросхемы драйверов с коммутируемым режимом с эффективностью намного выше 90%.

Это позволяет подключенному светодиоду эффективно работать в идеальной рабочей точке. Недостатком тактовых драйверов является то, что они требуют большего количества схем для необходимых действий по подавлению помех.Поэтому этот тип драйвера в первую очередь представляет интерес для светодиодных ламп с высокой мощностью и поэтому является одним из самых дорогих вариантов.

Регулируются ли драйверы светодиодов?

Регулировка яркости светодиодных ламп – технически сложная проблема. Светодиоды нельзя просто затемнить за счет снижения напряжения. Для затемнения светодиодов требуется широтно-импульсная модуляция (ШИМ). Напряжение питания включается и выключается с высокой частотой переключения относительно желаемой яркости.

В основном существуют диммируемые версии всех описанных светодиодных драйверов.Однако они должны быть явно помечены как регулируемые, чтобы иметь возможность обрабатывать процесс быстрого переключения ШИМ.

Заключение

Драйвер светодиода обеспечивает постоянный рабочий ток для светодиода в заданной рабочей точке. Это обеспечивает высокую эффективность и длительный срок службы светодиода. В дополнение к различным вариантам драйверов теперь вы также знакомы с альтернативной терминологией и областями, в которых часто возникает путаница.

Основы схемы постоянного тока светодиодного привода

В этом техническом обзоре обсуждаются причины и реализация схемы привода постоянного тока для подсветки светодиодов.

Практически любой, кто работает с электроникой, знаком с приводом светодиодов постоянного напряжения, хотя он может и не быть признан таковым. Классическая схема «цифровой выход плюс последовательный резистор» – это, по сути, схема с постоянным напряжением; может показаться, что резистор устанавливает фиксированный ток, предполагаемый примерно (V _DD – 0,7 В) / R _series , но на самом деле схема регулируется экспоненциальным соотношением тока и напряжения диода.

Постоянными параметрами здесь являются V _DD и R _серии ; ток затем определяется точкой, в которой линия нагрузки пересекает характеристическую кривую диода.Вариации этой кривой – и, конечно, кривая не идентична от одной части к другой – могут привести к колебаниям тока.

Этот подход идеально подходит для различных некритичных светодиодных приложений. Но в любой схеме, которая фактически не контролирует ток через светодиод, присуща слабость по той простой причине, что прямой ток более важен с точки зрения работы светодиода, чем прямое напряжение.

• Яркость светодиода определяется прямым током.Эта проблема становится несколько туманной, когда вы переходите к деталям, потому что прямое напряжение связано с прямым током в соответствии с экспоненциальной зависимостью, упомянутой выше. Таким образом, трудно отделить ток от напряжения, учитывая влияние на яркость. Но имеет смысл думать о токе как о величине, определяющей яркость, потому что более или менее линейная зависимость между прямым током и яркостью гораздо более прямолинейна и полезна, чем соотношение между прямым напряжением и яркостью.Поэтому, если вы хотите точно отрегулировать яркость, вам нужно контролировать ток.
• Светодиод может выйти из строя, если превышен максимальный прямой ток. Приложение слишком большого напряжения не вызывает большого беспокойства, потому что падение напряжения на диоде не увеличивается значительно после того, как он входит в более вертикальный участок его экспоненциальной зависимости тока от напряжения. Увеличивается не падение напряжения, а прямой ток, и это количество, которое необходимо ограничить в соответствии со спецификацией в таблице данных.Соблюдать требования к максимальному прямому току несложно, когда все, что вам нужно, это простой индикатор – вы можете использовать последовательный резистор такого размера, чтобы ток всегда был намного ниже предела. Но что, если вы хотите максимизировать силу света светодиода, то есть получить как можно больше света от одного светодиода? В этом случае вам нужно подтолкнуть прямой ток к максимуму, а для этого вам понадобится привод постоянного тока.

Возможно, самый простой способ реализовать управление светодиодами с постоянным током – это использовать интегральную схему, предназначенную именно для этого – есть много таких устройств, из которых можно выбирать.Эти драйверы светодиодов включают в себя множество полезных функций; они могут упростить вашу конструкцию и, благодаря функциям энергосбережения, помочь продлить срок службы батареи в портативных приложениях.

Для тех, кто любит разрабатывать свои собственные схемы, операционный усилитель может обеспечить регулируемый светодиодный привод постоянного тока:

Действие отрицательной обратной связи заставляет операционный усилитель увеличивать или уменьшать свой выходной ток до тех пор, пока напряжение на резисторе не совпадет с управляющим напряжением, подаваемым на неинвертирующую входную клемму.