Схема драйвера светодиодного светильника: Схемы драйверов светодиодов на PT4115, QX5241 и др. микросхемах с регулятором яркости для диммируемых светодиодных светильников

Схема драйвера светодиодной лампы: устройство ламп, разновидности схем

Автор 24infomail На чтение 7 мин Просмотров 570 Опубликовано 9 мая, 2020

Чтобы выбрать драйвер для светодиодной лампы и, в дальнейшем, корректно установить его, нужно ознакомиться с необходимыми схемами и параметрами. Правильно подобранное устройство не только продлит срок службы изделия, но и сэкономит ваши денежные средства.

Содержание

1. Устройство светодиодной лампы
2. Разновидности схем драйвера и их особенности
3. С конденсаторами для снижения напряжения
4. С импульсным драйвером
5. С диммируемым драйвером
6. Схема подключения драйвера к светодиодам

Устройство светодиодной лампы

Модели диодной лампы начали заменять стандартные. Стоят они дорого, но их технические параметры значительно превосходят устаревающие модели. Для понимания, как они работают, необходимо знать устройство светодиодной лампы.

Оно состоит из 5 элементов, которые соединены в одном корпусе:

• Цоколь – элемент, вкручиваемый в патрон люстры или другого светильника. Выпускают для:
  • бытового применения винтовой типа Е27 и Е14, изготовлен из латуни с никелевым антикоррозийным покрытием;
  • других нужд выпускаются источники света со штырьковым цоколем.
• Драйвер – элемент, который стабилизирует поступающее напряжение и изменяет переменный ток в постоянный. Так же он обеспечивает питание светодиода.
  Состоит из 3 частей:
  • микросхем;
  • импульсного трансформатора;
  • конденсаторов.

• Радиатор – элемент, который отводит тепло и обеспечивает для светодиодов оптимальный температурный режим для работы. Обычно он составляет видимую часть корпуса.
• Рассеиватель – прозрачный “колпак”, который помогает распределять свет в пространстве. Изготавливается в виде полусферы для рассеивания пучков света под широким углом.
  В качестве материала применяют поликарбонат или пластик.
  Предотвращает попадание внутрь корпуса пыли и влаги. Для смягчения резкости света и уменьшения раздражающего влияния на глаза этот элемент изнутри покрывают люминофором. При этом достигается цветовая температура, аналогичная естественному освещению.
• Светодиоды – главный рабочий элемент лампы, за счет него появляется свечение.
  Существует 4 основных технологии сборки чипа:
  • SMD-технология — самая распространенная в быту. Кристалл размещается на поверхности светового прибора;
  • DIP — световой элемент состоит из 1 мощного кристалла, сверху на который прикреплена линза;
  • Пиранья — любимчики автомобильной промышленности,присутствует 4 контакта;
  • COB-технология — продвинутая схема подключения светодиодных кристаллов, самый защищенный от перегрева и окисления вариант.

В недорогих изделиях драйвера может не быть, вместо него устанавливают блок питания, которые не обеспечивает ни стабилизации тока, ни напряжения.

Разновидности схем драйвера и их особенности

Производители в основном выпускают драйвера на интегральных микросхемах (ИМС), которые позволяют запитываться от пониженного напряжения.

Все преобразователи для LED-освещения, существующие на данный момент, делятся на:

• созданные на основе 1÷3 транзисторов — простые;
• с микросхемами с ШИМ — сложные.

Стандартная схема подключения LED-драйвера:

Соединение к источнику питания и количество светодиодов в нем воздействует на напряжение при выходе. Величина тока, который должен выдавать драйвер, напрямую зависит от общей мощности и яркости их излучения.

Мощность можно рассчитывать по формуле:

P = P(led) × n, где:

• P(led) – потенциал одного элемента;
• n — количество LED-элементов.

Важные моменты:

• Прямой номинальный ток – главный параметр любого светодиода. Занижая его, мы теряем в яркости, а завышая – резко сокращаем срок службы.
• Напряжение, приведенное в datasheet к светодиоду, не является определяющим и лишь указывает на то, сколько вольт упадёт на p-n-переходе при протекании номинального тока. Его значение необходимо знать.
• Для подключения мощных светодиодов важна качественная система охлаждения. При установке на радиатор светодиодов с мощностью потребления больше 0,5 Вт будет идти стабильная продолжительная деятельность.

Подключение светодиодов к драйверу:

Обязательно учтите цветовой фактор потребителя при расчете, так как он влияет на падение напряжения.

По качеству драйвера разделяют на 3 типа:

• низкого качества, работа до 20 тыс. часов;
• с усредненными параметрами — до 50 тыс. часов;
• преобразователь, состоящий из комплектующих известных брендов — 70 тыс. часов и больше.

С конденсаторами для снижения напряжения

Конденсатор C1 защищает от помех электросети, а C4 сглаживает пульсации. В момент подачи тока 2 резистора — R2 и R3 — ограничивают его и одновременно предохраняют от короткого замыкания, а элемент VD1 преобразует переменное напряжение.

Когда прекращается подача тока, конденсатор разряжается при помощи резистора R4. R2, R3 и R4 используются не всеми производителями.

Минусы:

1. Перегорание диодов, так как стабильности подачи тока не наблюдается. Напряжение на нагрузке полностью зависит от напряжения питания.
2. Нет гальванической развязки, существует риск удара током. Не рекомендуется во время разборки ламп прикасаться к токоведущим элементам, так как они находятся под фазой.
3. Практически невозможно достичь высоких токов свечения, потому что для этого потребуется увеличение емкостей конденсаторов.

С импульсным драйвером

Защищает от перепадов напряжения и помех в сети.

Примером служит модель CPC9909. Эффективность достигает 98 % — показателя, при котором действительно можно говорить об энергосбережении и экономии.

Питание устройства может происходить напрямую от высокого напряжения — до 550 В, так как драйвер оснащен встроенным стабилизатором.Схема стала проще, а стоимость — ниже.

Микросхему успешно используют для разработки электросетей аварийного и резервного освещения, так как она подходит для схем повышающих преобразователей.

В домашних условиях на базе CPC9909 чаще всего собирают светильники с питанием от батарей или драйверы с мощностью, не превышающей 25 В.

Импульсные драйверы имеют широкие диапазоны входных напряжений. Например, у микросхемы MAX16833 входной диапазон напряжений от 5 до 65 В, у MAX16822 — от 6,5 до 65 В.

Некоторые микросхемы позволяют задавать частоту преобразования от 20 кГц до 2 МГц. Контроллеры светодиодных драйверов MAX16801 и MAX16802 позволяют разработать DC/DC-преобразователь с выходным стабилизированным током до 10 А.

Драйверы MAX16807, MAX16809, MAX16838 и MAX16814 позволяют получить диапазон регулировки выходного тока с отношением 1:5000. Большинство импульсных светодиодных драйверов позволяют выбрать наиболее оптимальную топологию схемы для достижения максимальной эффективности работы.

С диммируемым драйвером

Диммер используется для плавной смены ярости свечения лампы. Одним из основных параметров является мощность. От мощности зависит максимальное количество подключаемых к нему светильников.

Регулировка яркости свечения осветительных приборов позволяет установить в помещении нужный уровень освещения. Это удобно:

• при создании отдельных зон;
• снижении яркости света в дневное время;
• для подчеркивания предметов интерьера.

Разделяются на группы по виду управления:

• механические;
• кнопочные;
• дистанционные.

С помощью диммера использование электроэнергии становится более рациональным, а ресурс службы электроприбора увеличивается.

Существует 2 вида:

• С ШИМ-управлением. Их устанавливают между лампой и блоком питания. Энергия подается в виде импульсов разной длительности.
• 2-ой вид. Применяются для устройств со стабилизированным током и воздействуют на сам источник питания.

Диммируемая светодиодная лампа е14 хорошо подходит для комплектации автоматизированных систем. Справляется с исполнением источника света. Они являются весьма востребованными у потребителей.

14 – это диаметр цоколя лампы, выраженный в миллиметрах. Сегодня эти лампочки выпускаются в различных формах:

• шар;
• капля;
• свеча;
• гриб.

Схема подключения драйвера к светодиодам

Существует 3 вида подключения, рассмотрим на примере с 6 потребителями. Потери напряжения у них составляют 3 В, потребляемый ток 300 мА:

• последовательный;
  
• параллельный;
  
• последовательный по 2.
  

Основные виды схем:

• На базе микросхемы. PT4115 имеет отдельный вывод для управления включением и выключением светодиодов. Используя этот вывод, можно легко получить диммируемый драйвер для светодиодного светильника.
  
  Диммируемый драйвер получается с помощью изменения уровня потенциала на выводе DIM (непрерывный режим работы драйвера), либо подавая на него импульсный сигнал нужной скважности (импульсный режим со стробоскопическим эффектом).
  В последнем случае максимальная частота следования импульсов – 50 кГц.
  
• Плавное включение светодиодов, если между выводом DIM и “землей” включить конденсатор. Время выхода на максимальную яркость будет зависеть от емкости конденсатора, чем она больше, тем соответственно дольше будет разгораться светильник.
  
• С регулятором яркости постоянным напряжением. Работает благодаря тому, что внутри микросхемы вывод DIM “подтянут” к шине 5 В через резистор сопротивлением 200 кОм.
  Когда ползунок потенциометра находится в крайнем верхнем положении, образуется делитель напряжения 200 + 200 кОм и на выводе DIM формируется потенциал 5/2 = 2. 5 В, что соответствует 100 % яркости.
  
• Без гальванической развязки. Проста и надежна. Делитель основан на емкостном сопротивлении. Электролитический конденсатор сглаживает пульсации после выпрямления.
  L7812 – сам стабилизатор.
  

Драйверы предназначены для сглаживания всех прыжков тока в электросистеме. К их выбору или самостоятельной сборке нужно подходить ответственно и только после просчета всех требуемых параметров. Схемы драйверов помогут выбрать нужный прибор и верно его установить.

Балластный драйвер для светодиодных ламп и светильников

Как правильно построить схему драйвера для светодиода при запитывании его от
сети? Онлайн калькулятор по расчёту элементов балластного преобразователя

Светодиодная лампа постепенно, но уверенно приходит на смену люминесцентной лампе, которая сама, казалось бы, ещё совсем недавно заместила собой повсеместно употребляемую “лампочку Ильича”.

К основным преимуществам светодиодных источников света относятся: высокая экономичность, моментальный выход на рабочий режим, отсутствие содержания паров ртути, а также излучения ультрафиолета после выгорания люминофора внутри колбы.

Довольно часто драйверы для питания светодиодов от сети базируются на использовании специализированных микросхем и импульсных трансформаторов.

Однако значительно более простые и дешёвые балластные драйверы также имеют у производителей заслуженную популярность и, похоже, пока не собираются сдавать своих позиций.

Для примера на Рис.1 приведены схемы двух фабричных драйверов для линейки последовательно включённых светодиодов. Подобные схемы, как правило, практически идентичны, за исключением, разве что некоторых нюансов.

Рис.1 Схемы сетевых драйверов для светодиодных ламп, продаваемых на Алиэкспресс

Драйверы для светодиодных ламп, изготавливаемых нашими китайскими коллегами, не являются образцом показательной безупречности. Они зачастую выдают ток более высокий, чем необходимо для используемого типа светодиодов, что неизбежно приводит к сокращению срока службы изделия. Однако главным их недостатком является коэффициент пульсаций освещённости, который, как правило, превышает 40% и даже близко не укладывается в требования СНиП (от 10 до 20% в зависимости от предназначения помещения).

Так что давайте изобразим немного откорректированную схему балластного драйвера для питания светодиодов, а также онлайн калькулятор для корректного расчёта номиналов его элементов.

Рис.2 Схема сетевого балластного драйвера для светодиодных ламп и светильников

Конденсатор С1 для переменного тока представляет собой реактивное и не потребляющее энергию сопротивление Хс, величина которого определяется по формуле: X_C = 1 / (2πFC), где F – частота сети (50 Гц), а С – ёмкость конденсатора С1. Именно величина ёмкости этого конденсатора (при соответствующем выборе номиналов резисторов) оказывает основное влияние на ток, протекающий через светодиоды.

Резистор R1 предназначен для разрядки конденсатора С1 после отключения драйвера от сети, а R2 – для ограничения импульсного броска тока при включении. Этот резистор повышает надёжность драйвера, так как в начальный момент подачи напряжения конденсаторы представляют собой практически КЗ, и токи через диоды выпрямительного моста могут превысить допустимые значения. Номинал резистора R2 оптимально выбрать исходя из величины: R2 ≈ 0,025X_C1.
Такого же номинала выберем и резистор R4, предназначенный для снижения пульсаций напряжения на светодиодах. От этих резисторов также зависит ток, протекающий через светодиоды, однако при таких относительно низких номиналах их влияние будет несущественным.

Для достижения приемлемого по требованиям СНиП коэффициента пульсаций, ёмкость конденсатора С2 необходимо выбрать, исходя из соотношения: C2 = 20*C1.

В разнообразных источниках приводится одна и та же формула, определяющая ток через линейку светодиодов в зависимости от номиналов элементов драйвера: I_Led = (220 – U_Led) / X_C1.
Эта формула верна исключительно при отсутствии сглаживающего конденсатора С2, однако в случае его наличия, даёт приемлемую точность исключительно при низких величинах U_Led, в то время как при U_Led > 100 В, погрешность расчёта может превышать 50%.
Поэтому приведём откорректированную формулу, лишённую этого недостатка, а заодно учитывающую влияние резисторов R2 и R4: I_Led ≈ (220 – U_Led/1.41) / (X_C1 + R2 + R4).

А теперь обещанный онлайн калькулятор:

РАСЧЁТ СЕТЕВОГО (220 В) БЕСТРАНСФОРМАТОРНОГО ДРАЙВЕРА ДЛЯ СВЕТОДИОДОВ

U_Led – это сумма падений напряжений на каждом из светодиодов при заданном токе.
I_Led – это ток, который не должен превышать, а ещё лучше – быть процентов на 15…20 меньше, чем максимально допустимый постоянный ток, приведённый в характеристиках светодиода.

Суммарное напряжение на светодиодах ULed (В)
Ток через светодиоды ILed (мА)
Ёмкость конденсатора С1 (МкФ)
Сопротивление резисторов R2 и R4 (Ом)
Мощность, рассеиваемая на R2 и R4 (Вт)
Ёмкость конденсатора С2 (МкФ)

Все конденсаторы и выпрямительные диоды должны быть рассчитаны на напряжение – не менее 400 вольт.

 

Схема драйвера светодиода 230 В, работа и применение

В этом проекте мы разработали простую схему драйвера светодиода 230 В, которая может управлять светодиодом напрямую от сети.

Светодиод — это особый тип диода, используемый в качестве оптоэлектронного устройства. Подобно диоду с PN-переходом, он проводит ток при прямом смещении. Однако особенностью этого устройства является его способность излучать энергию в видимом диапазоне электромагнитного спектра, т.е. видимый свет.

Основной задачей при управлении светодиодом является обеспечение почти постоянного входного тока. Часто светодиод приводится в действие с помощью батарей или устройств управления, таких как микроконтроллеры. Однако и у них есть свои недостатки, например – малое время автономной работы и т. д.

Возможным подходом является управление светодиодом с помощью источника питания переменного тока в постоянный. Хотя преобразование переменного тока в постоянный с использованием трансформатора довольно популярно и широко используется, для таких приложений, как управление нагрузками, такими как светодиоды, оно оказывается довольно дорогостоящим, и, кроме того, с помощью трансформатора невозможно получить слаботочный сигнал.

Принимая во внимание все факторы, здесь мы разработали простую схему питания светодиода от сети 230 В переменного тока. Это достигается с помощью блока питания на основе конденсатора. Это недорогая и эффективная схема, которую можно использовать дома.

Связанная статья: Схема драйвера биполярного светодиода

Описание

Принцип работы схемы драйвера светодиодов 230 В

Основным принципом работы схемы драйвера светодиодов 230 В является бестрансформаторное питание. Основным компонентом является конденсатор переменного тока с рейтингом X, который может снизить ток питания до подходящей величины. Эти конденсаторы подключаются между линиями и предназначены для высоковольтных цепей переменного тока.

Конденсатор с рейтингом X снижает только ток, а напряжение переменного тока может выпрямляться и регулироваться в более поздних частях цепи. Переменный ток высокого напряжения и слабого тока выпрямляется в постоянный ток высокого напряжения с помощью мостового выпрямителя. Этот постоянный ток высокого напряжения затем выпрямляется с помощью стабилитрона в постоянный ток низкого напряжения.

Наконец, низкое напряжение и малый ток постоянного тока подаются на светодиод.

230-вольтовая схема драйвера светодиода

Необходимые компоненты

• Полиэфирный пленочный конденсатор 2,2 мкФ (225 Дж – 400 В)
• Резистор 390 кОм (1/4 Вт)
• Резистор 10 Ом (1/4 Вт)
• Мостовой выпрямитель (W10M)
• Резистор 22 кОм (5 Вт)
• Поляризованный конденсатор 4,7 мкФ / 400 В
• Резистор 10 кОм (1/4 Вт)
• Стабилитрон 4,7 В (1N4732A) (1/4 Вт)
• Поляризованный конденсатор 47 мкФ / 25 В
• Светодиод 5 мм (красный — рассеянный)

Как разработать схему драйвера светодиодов на 230 В?

Во-первых, конденсатор 2,2 мкФ / 400 В с номинальным напряжением X подключается к сети электропитания. Важно выбрать конденсатор с номинальным напряжением выше, чем напряжение питания. В нашем случае напряжение питания составляет 230 В переменного тока. Следовательно, мы использовали конденсатор с номинальным напряжением 400 В.

Резистор 390 кОм подключен параллельно этому конденсатору для его разрядки при отключении питания. Резистор 10 Ом, который действует как предохранитель, подключен между источником питания и мостовым выпрямителем.

Следующая часть схемы представляет собой двухполупериодный мостовой выпрямитель. Мы использовали однокристальный выпрямитель W10M. Он способен выдерживать ток до 1,5 Ампер. Выход мостового выпрямителя фильтруется с помощью конденсатора 4,7 мкФ / 400 В.

Для регулирования постоянного тока мостового выпрямителя мы используем стабилитрон. Для этой цели используется стабилитрон 4,7 В (1N4732A). Перед стабилитроном мы подключили последовательный резистор 22 кОм (5 Вт) для ограничения тока.

Регулируемый постоянный ток подается на светодиод после его фильтрации с помощью конденсатора 47 мкФ / 25 В.

Как работает схема драйвера светодиодов 230 В?

В этом проекте используется простая бестрансформаторная схема драйвера светодиодов на 230 В. Основными компонентами этого проекта являются конденсатор с рейтингом X, стабилитрон и резистор, который ограничивает ток в стабилитроне. Давайте посмотрим, как работает этот проект.

Во-первых, конденсатор с номиналом X 2,2 мкФ (225 Дж – 400 В) будет ограничивать переменный ток от сети. Чтобы рассчитать этот ток, вы должны использовать емкостное реактивное сопротивление конденсатора с номиналом X.

Формула для расчета емкостного реактивного сопротивления приведена ниже.

Таким образом, для конденсатора 2,2 мкФ X _C можно рассчитать следующим образом.

Итак, по закону Ома ток, который пропускает конденсатор, определяется как I = V/R.

Следовательно, ток через конденсатор = 230/1447,59 = 0,158 Ампер = 158 мА.

Это общий ток, поступающий на мостовой выпрямитель. Теперь выход мостового выпрямителя фильтруется с помощью конденсатора. Важно выбрать соответствующее номинальное напряжение для этого конденсатора.

Входное напряжение мостового выпрямителя составляет 230 В переменного тока, что соответствует среднеквадратичному напряжению. Но максимальное напряжение на входе мостового выпрямителя определяется как

В _МАКС = В _{Среднеквадратичное значение} x √2 = 230 x 1,414 = 325,26 В.

Следовательно, вам необходимо использовать фильтрующий конденсатор с номинальным напряжением 400 В. Выпрямленное напряжение постоянного тока составляет около 305 В. Это должно быть доведено до полезного диапазона для освещения светодиода. Следовательно, в проекте используется стабилитрон.

Для этой цели используется стабилитрон 4,7 В. Есть три важных фактора, связанных со стабилитроном, который действует как регулятор: резистор серии А, номинальная мощность этого резистора и номинальная мощность стабилитрона.

Во-первых, последовательный резистор. Этот резистор будет ограничивать ток, протекающий через стабилитрон. При выборе последовательного резистора можно использовать следующую формулу.

Здесь В _IN входное напряжение стабилитрона и равно 305В.

В _Z — это напряжение Зенера (которое совпадает с напряжением нагрузки V _L ) = 4,7 В.

I _L — это ток нагрузки, т. е. ток через светодиод, и равен = 5 мА.

I _Z — это ток через стабилитрон и равен 10 мА.

Следовательно, номинал последовательного резистора R _S можно рассчитать следующим образом.

Теперь номинальная мощность этого резистора. Номинальная мощность последовательного резистора очень важна, так как она определяет количество мощности, которое может рассеивать резистор. Для расчета номинальной мощности резистора серии R _S можно использовать следующую формулу.

Наконец, номинальная мощность стабилитрона. Вы можете использовать следующую формулу для расчета номинальной мощности стабилитрона.

Основываясь на вышеприведенных расчетах, мы выбрали последовательный резистор сопротивлением 22 кОм, рассчитанный на 5 Вт, и стабилитрон на 4,7 В, рассчитанный на 1 Вт (на самом деле стабилитрона на четверть ватта будет достаточно).

На светодиод подается выпрямленное и регулируемое напряжение с ограниченным током.

Преимущества

• С помощью этой схемы драйвера светодиодов на 230 В мы можем управлять светодиодами напрямую от основного источника питания.
• Этот проект основан на бестрансформаторном источнике питания. Следовательно, окончательная сборка не будет большой.

Применение схемы драйвера светодиодов 230 В

1. Эту схему можно использовать для домашних систем освещения.
2. Может использоваться как индикаторная схема.
3. Можно починить эту цепь с дверным звонком для индикации.

Ограничения цепи драйвера светодиода 230 В

1. Поскольку здесь напрямую используется питание 230 В переменного тока, эта цепь может быть опасной.
2. Эта схема лучше всего подходит для бытовых применений с однофазным питанием. Это связано с тем, что в случае трехфазного питания, если какая-либо из фаз случайно коснется входной клеммы, это может оказаться весьма опасным.
3. Конденсатор может создавать всплески при колебаниях сети.

баксов – Ошибка в электрической схеме драйвера светодиодов ST1S41PHR? “Незавершенные сетки”

\$\начало группы\$

Я только начинаю проектировать простые схемы (используя EasyEDA), и у меня возникла проблема с «незавершенной сетью» в этой схеме 12Vdc_in, 9Vdc_out, 2.5A Buck Driver.

Как в техническом описании ST Microelectronics, так и во фрагменте eDesign Studio видно, что Vin_A связан между Cin_A и Vin_SW.

• После некоторых исследований мне стыдно признаться, что я до сих пор не знаю, почему Vin_A и
  V-n_SW соединены
• EasyEDA предупреждает, что «В проводе обнаружено более одной метки сети, проверьте, не является ли это ошибкой». правильно, если да, проигнорируйте это сообщение”. Соответствующие Netlabels EasyEDA выделены в красном.

Кто-нибудь может посоветовать, как работает эта часть схемы и почему ST Micro конфигурирует схему таким образом?

• led
• buck
• драйвер
• st
• easyeda

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Никогда не пользовался этой программой, но ответ универсальный.

У вас не может быть двух меток сети, Vin и VinA, в одной сети (проводе), потому что какое имя будет у этого провода, если у него есть две метки, которые пытаются его назвать.

Выберите одно имя и используйте его.

Поскольку эти провода несут один источник питания VCC к контактам Vin и VinA на микросхеме, почему бы просто не иметь одну метку, например, VCC, и не подводить VCC к обоим контактам микросхемы.

Если вы спросите, почему выводы соединены, то у микросхемы всего два контакта для ввода напряжения питания, в техпаспорте есть схема внутреннего устройства микросхемы.

Иногда микросхемы по какой-то причине имеют несколько контактов питания и заземления, например, если один набор не может проводить достаточный ток.

Но в этом случае один контакт используется для питания внутренних компонентов микросхемы, а другой контакт является контактом питания для переключения питания.

И они нарисованы таким образом, как должны быть выполнены фактические соединения на печатной плате, чтобы убедиться, что токи протекают по проводам печатной платы таким образом, чтобы это имело смысл, чтобы, например, обратная связь измеряла выходное напряжение в какой-то конкретной точке, такой как конденсатор, вместо измерения выходного сигнала на микросхеме, если конденсатор находится дальше с большими токами, вызывающими падение напряжения в проводке.