Підключення потужних світлодіодів - інтернет магазин lights-market

Даний матеріал умовно розділимо на 2 частини: теорія і практика. У першій ми розповімо про види драйверів і принципах їх роботи, а в кінці статті коротко розпишемо, як саме підключаються до харчування потужні світлодіоди.

теорія

При розробці схем включення потужних світлодіодів справедливі і можуть бути використані ті ж методики, що і для малопотужних. Але при використанні подібних схем включення виникає проблема, обумовлена ​​тим, що для обмеження струму через світлодіод використовується резистор, на якому падає певну напругу, і відповідно виділяється тепло. При робочих токах в 20-30 мА тепловиділення незначно і не доставляє проблем, однак при включенні потужних світлодіодів з робочим струмом 0,35А і вище (багато дозволяють пропускати через себе струм до 3 А) виникає проблема підвищеного тепловиділення. Як приклад розглянемо включення світлодіода з робочим струмом 1А і падіння напруги на переході 3В, включеного в джерело напруги 5В. Згідно із законом Ома опір струмообмежувального резистора дорівнює 2 Ома, і відповідно при струмі 1А на ньому виділиться 2Вт тепла. Може здатися, що це зовсім небагато, але з огляду на сучасні тенденції до зменшення розмірів корпусів деталей і пристроїв, може виявитися, що такий резистор просто розплавить корпус пристрою, після чого згорить. ККД такої схеми виходить також дуже низьким, що неприпустимо при використанні батарейного живлення.

Виходом з цієї ситуації є застосування імпульсних стабілізаторів струму. Вони мають високий ККД - до 90% (у деяких типів навіть вище), високу стабільність вихідного струму, відсутність впливу змін вхідної напруги. 'Такі джерела струму (драйвери) можна розділити на дві групи - це AC / DC та DC / DCпреобразователі. Другу групу можна поділити ще на кілька підгруп, але про це пізніше. Джерела першої групи застосовуються для живлення світлодіодів від побутової мережі змінного струму 110-220В. Друга група застосовується при харчуванні від джерел зниженого постійної напруги, наприклад, акумулятор, комп'ютерний БП. Основні характеристики драйверів обох груп - це діапазон вхідної напруги, діапазон вихідної напруги, потужність, струм, наявність додаткових функцій.

Розглянемо ці характеристики окремо.

1. Діапазон вхідної напруги. Для драйверів першої групи він зазвичай лежить в межі 110 - 220. Іноді зустрічаються драйвери, призначені для харчування тільки від 110 або 220. У драйверів другої групи кількість можливих варіантів набагато ширше. Це пов'язано з тим, що виробники оптимізують ККД в певному діапазоні напруг. Тому при виборі драйвера за цим параметром слід виходити з характеристик напруги живлення. Також слід враховувати можливий діапазон змін напруги живлення, тому що наприклад на літієвих акумуляторах зазвичай зазначено напруга 4,2В, але це значення повністю зарядженого елемента, а при розряді воно може впасти нижче 3,5 В.

2. Діапазон вихідної напруги. Цей параметр показує в якому діапазоні драйвер може змінювати вихідна напруга для підтримування робочого струму. Зазвичай вказується в вольтах, але іноді можна зустріти і вказівка ​​того для якого кол-ва світлодіодів призначений драйвер. Ці величини нескладно перерахувати один в одного, знаючи характеристики світлодіодів. Наприклад, для більшості потужних світлодіодів падіння напруги становить близько 3В. Тобто якщо в характеристиках вказано діапазон вихідної напруги 2-4В, то їм можна живити тільки один світлодіод, а якщо 10-24 - то від 4 до 6. На цей параметр слід звернути особливу увагу, тому що в схемах світлодіоди включаються послідовно і якщо вибрати неправильний діапазон вихідної напруги, в кращому випадку світлодіоди просто або не будуть світитися взагалі, або не на повну потужність, а в гіршому вийдуть з ладу як світлодіоди, так і сам драйвер.

3. Робочий струм. Цей параметр показує який струм драйвер буде пропускати через світлодіоди (в разі правильності підключення по попереднім пунктам). Значення струму слід вибирати виходячи з характеристик світлодіодів, і не повинно перевищувати максимально допустимого, тому що це може позначитися на терміні служби світлодіодів, а в окремих випадках призведе до виходу з ладу.

4. Потужність. Цей параметр вказується не завжди, тому що драйвер видати потужність більшу, ніж максимально допустима не зможе в слідстві особливості схемотехніки.

5. Додаткові функції. Сюди можна віднести регулювання вихідного струму, різні захисту (від підвищеної вхідної напруги, перегріву). При виборі драйвера бажано вибирати моделі з захистом, тому що це прямо пов'язано з безпекою, особливо якщо драйвер знаходиться у важкодоступному місці або поруч з горючими матеріалами.

Особливу увагу слід приділити співвідношенню вхідного і вихідного напруг драйвера. І якщо для AC / DCдрайверов все зрозуміло - там вихідна напруга завжди менше вхідного, то для DC / DCвозможни різні варіанти. Грунтуючись на цьому можна виділити три групи:
1. Вхідна напруга вище вихідного. Такі драйвери є знижувальними, тобто стабілізація струму забезпечується тільки в цьому випадку. При падінні напруги нижче ніж необхідне для стабілізації струму перестають його стабілізувати.
2. Вхідна напруга нижче вихідного. В цьому випадку драйвер перетворює напругу в підвищену і за допомогою нього забезпечує стабілізацію струму. При використанні таких драйверів слід враховувати, що при перевищенні вихідної напруги вхідним стабілізація струму припиняється і може перевищити допустимі значення.
3. Цей тип об'єднує два попередніх. Такі драйвери є найбільш універсальними і дозволяють працювати в найбільш широкому діапазоні напруг, але основною сферою застосування є харчування світлодіодів від літієвих батарей, тому що робоча напруга світлодіода може знаходиться в районі 3,8В, а діапазон напруги одного літієвого елемента в межах 3,5 - 4,2В, тобто коли батарея повністю заряджена напруга необхідно знижувати, а при подальшому розряді - підвищувати.

Візьмемо світлодіоди холодного білого світіння 3 Ватт. Вольтаж по нижній межі становить 3,2V. Відповідно, якщо підключити послідовно 4 таких світлодіода, то сумарна напруга ланцюга дорівнюватиме 3.2 * 4 = 12,8V. що дорівнює бортової мережі авто (12-13V).
Якщо необхідно підключити 16 світлодіодів. то ми просто робимо 4 паралельні ланцюжки по 4 послідовних світлодіода.

Випадок №2 Підключення з драйвером.

Якщо стоїть завдання підключити строго певну кількість світлодіодів, і набрати ними напруга рівне наявного джерела не представляється можливим, потрібно драйвер. Також драйвер доцільно використовувати, якщо ви хочете істотно продовжити вашим светодиодам життя.

Отже, перш за все, визначаємося, де будуть використовуватися наші світлодіоди. Якщо в машині, то нам буде потрібно DC / DC драйвер. Якщо від розетки, то AC / DC.

Підключати потужні світлодіоди рекомендується послідовно, уникаючи паралельного включення. Також бажано в одного ланцюга використовувати однотипні світлодіоди, а в разі неможливості слід вибирати робочий струм ланцюга по найбільш малопотужного светодиоду. Драйвер, як і самі світлодіоди виділяють тепло, тому необхідно забезпечувати допустимий тепловий режим роботи. Світлодіоди необхідно встановлювати на радіатори розміру, відповідного потужності (рекомендовані розміри звичайно вказуються в характеристиках світлодіодів), в якості радіатора може використовуватися звичайна металева пластинка.

На малюнку приведена схема послідовного включення 12-ти трехватних світлодіодів до джерела струму з характеристиками 56W, 700mA, PFC.

Даний джерело струму має вхідну напругу в діапазоні 100-240В, а вихідний від 40В до 80В, потужність 56Вт і стабілізований струм - 700мА.

Трехватний світлодіод працює на напрузі 3.8В, максимальна напруга блоку на виході - 80В. Отже на даний блок можна підключити максимум 21 трехватний світлодіод (80В / 3.8В

21шт) і мінімум 11 (40В / 3.8В

11шт). Якщо на даний блок підключити менше 11 трехватних світлодіодів, то вони вийдуть з ладу.

Підключення та установка потужного світлодіода на радіатор

Таким чином, виходячи з кількості і потужності світлодіодів, які нам потрібно підключити ми підбираємо драйвер.
Нижче наведемо для наочності три приклади підключення:

1) Один світлодіод 3W або від 1 до 3 шт по 1W можна живити від такого драйвера
2) Світлодіод 10W від такого
3) 9 світлодіодів по 3 Ватт від такого

Важливе зауваження! При використанні драйверів стабілізатори напруги не потрібні тому драйвер має цю функцію.

Також хотілося б знову звернути Вашу увагу на те, що використання драйвера дозволяє не використовувати резистори. На фотографіях нижче один і той же драйвер живить 1 світлодіод і 3 світлодіода.