Схема драйвера для светодиодов своими руками с питанием от 220 в: Драйвер для светодиодов своими руками: простые схемы с описанием

Содержание

Драйвер для светодиодов своими руками: простые схемы с описанием

Для применения светодиодов в качестве источников освещения обычно требуется специализированный драйвер. Но бывает так, что нужного драйвера под рукой нет, а требуется организовать подсветку, например, в автомобиле, или протестировать светодиод на яркость свечения. В этом случае можно сделать драйвер для светодиодов своими руками.

Как сделать драйвер для светодиодов

В приведенных ниже схемах используются самые распространенные элементы, которые можно приобрести в любом радиомагазине. При сборке не требуется специальное оборудование, — все необходимые инструменты находятся в широком доступе. Несмотря на это, при аккуратном подходе устройства работают достаточно долго и не сильно уступают коммерческим образцам.

Необходимые материалы и инструменты

Для того, чтобы собрать самодельный драйвер, потребуются:

  • Паяльник мощностью 25-40 Вт. Можно использовать и большей мощности, но при этом возрастает опасность перегрева элементов и выхода их из строя. Лучше всего использовать паяльник с керамическим нагревателем и необгораемым жалом, т.к. обычное медное жало довольно быстро окисляется, и его приходится чистить.
  • Флюс для пайки (канифоль, глицерин, ФКЭТ, и т.д.). Желательно использовать именно нейтральный флюс, — в отличие от активных флюсов (ортофосфорная и соляная кислоты, хлористый цинк и др.), он со временем не окисляет контакты и менее токсичен. Вне зависимости от используемого флюса после сборки устройства его лучше отмыть с помощью спирта. Для активных флюсов эта процедура является обязательной, для нейтральных — в меньшей степени.
  • Припой. Наиболее распространенным является легкоплавкий оловянно-свинцовый припой ПОС-61. Бессвинцовые припои менее вредны при вдыхании паров во время пайки, но обладают более высокой температурой плавления при меньшей текучести и склонностью к деградации шва со временем.
  • Небольшие плоскогубцы для сгибания выводов.
  • Кусачки или бокорезы для обкусывания длинных концов выводов и проводов.
  • Монтажные провода в изоляции. Лучше всего подойдут многожильные медные провода сечением от 0.35 до 1 мм2.
  • Мультиметр для контроля напряжения в узловых точках.
  • Изолента или термоусадочная трубка.
  • Небольшая макетная плата из стеклотекстолита. Достаточно будет платы размерами 60х40 мм.
Макетная плата из текстолита для быстрого монтажа

Схема простого драйвера для светодиода 1 Вт

Одна из самых простых схем для питания мощного светодиода представлена на рисунке ниже:

Как видно, помимо светодиода в нее входят всего 4 элемента: 2 транзистора и 2 резистора.

В роли регулятора тока, проходящего через led, здесь выступает мощный полевой n-канальный транзистор VT2. Резистор R2 определяет максимальный ток, проходящий через светодиод, а также работает в качестве датчика тока для транзистора VT1 в цепи обратной связи.

Чем больший ток проходит через VT2, тем большее напряжение падает на R2, соответственно VT1 открывается и понижает напряжение на затворе VT2, тем самым уменьшая ток светодиода. Таким образом достигается стабилизация выходного тока.

Питание схемы осуществляется от источника постоянного напряжения 9 — 12 В, ток не менее 500 мА. Входное напряжение должно быть минимум на 1-2 В больше падения напряжения на светодиоде.

Резистор R2 должен рассеивать мощность 1-2 Вт, в зависимости от требуемого тока и питающего напряжения. Транзистор VT2 – n-канальный, рассчитанный на ток не менее 500 мА: IRF530, IRFZ48, IRFZ44N. VT1 – любой маломощный биполярный npn: 2N3904, 2N5088, 2N2222, BC547 и т.д. R1 – мощностью 0.125 — 0.25 Вт сопротивлением 100 кОм.

Ввиду малого количества элементов, сборку можно производить навесным монтажом:

Еще одна простая схема драйвера на основе линейного управляемого стабилизатора напряжения LM317:

Здесь входное напряжение может быть до 35 В. Сопротивление резистора можно рассчитать по формуле:

R=1,2/I

где I – сила тока в амперах.

В этой схеме на LM317 будет рассеиваться значительная мощность при большой разнице между питающим напряжением и падением на светодиоде. Поэтому ее придется разместить на небольшом радиаторе. Резистор также должен быть рассчитан на мощность не менее 2 Вт.

Более наглядно эта схема рассмотрена в следующем видео:

Здесь показано, как подключить мощный светодиод, используя аккумуляторы напряжением около 8 В. При падении напряжения на LED около 6 В разница получается небольшая, и микросхема нагревается несильно, поэтому можно обойтись и без радиатора.

Обратите внимание, что при большой разнице между напряжением питания и падением на LED необходимо ставить микросхему на теплоотвод.

Схема мощного драйвера с входом ШИМ

Ниже показана схема для питания мощных светодиодов:

Драйвер построен на сдвоенном компараторе LM393. Сама схема представляет собой buck-converter, то есть импульсный понижающий преобразователь напряжения.

Особенности драйвера

  • Напряжение питания: 5 — 24 В, постоянное;
  • Выходной ток: до 1 А, регулируемый;
  • Выходная мощность: до 18 Вт;
  • Защита от КЗ по выходу;
  • Возможность управления яркостью при помощи внешнего ШИМ сигнала (интересно будет почитать, как регулировать яркость светодиодной ленты через диммер).

Принцип действия

Резистор R1 с диодом D1 образуют источник опорного напряжения около 0.7 В, которое дополнительно регулируется переменным резистором VR1. Резисторы R10 и R11 служат датчиками тока для компаратора. Как только напряжение на них превысит опорное, компаратор закроется, закрывая таким образом пару транзисторов Q1 и Q2, а те, в свою очередь, закроют транзистор Q3. Однако индуктор L1 в этот момент стремится возобновить прохождение тока, поэтому ток будет протекать до тех пор, пока напряжение на R10 и R11 не станет меньше опорного, и компаратор снова не откроет транзистор Q3.

Пара Q1 и Q2 выступает в качестве буфера между выходом компаратора и затвором Q3. Это защищает схему от ложных срабатываний из-за наводок на затворе Q3, и стабилизирует ее работу.

Вторая часть компаратора (IC1 2/2) используется для дополнительной регулировки яркости при помощи ШИМ. Для этого управляющий сигнал подается на вход PWM: при подаче логических уровней ТТЛ (+5 и 0 В) схема будет открывать и закрывать Q3. Максимальная частота сигнала на входе PWM — порядка 2 КГц. Также этот вход можно использовать для включения и отключения устройства при помощи пульта ДУ.

D3 представляет собой диод Шоттки, рассчитанный на ток до 1 А. Если не удастся найти именно диод Шоттки, можно использовать импульсный диод, например FR107, но выходная мощность тогда несколько снизится.

Максимальный ток на выходе настраивается подбором R2 и включением или исключением R11. Так можно получить следующие значения:

  • 350 мА (LED мощностью 1 Вт): R2=10K, R11 отключен,
  • 700 мА (3 Вт): R2=10K, R11 подключен, номинал 1 Ом,
  • 1А (5Вт): R2=2,7K, R11 подключен, номинал 1 Ом.

В более узких пределах регулировка производится переменным резистором и ШИМ – сигналом.

Сборка и настройка драйвера

Монтаж компонентов драйвера производится на макетной плате. Сначала устанавливается микросхема LM393, затем самые маленькие компоненты: конденсаторы, резисторы, диоды. Потом ставятся транзисторы, и в последнюю очередь переменный резистор.

Размещать элементы на плате лучше таким образом, чтобы минимизировать расстояние между соединяемыми выводами и использовать как можно меньше проводов в качестве перемычек.

При соединении важно соблюдать полярность подключения диодов и распиновку транзисторов, которую можно найти в техническом описании на эти компоненты. Также диоды можно проверить с помощью мультиметра в режиме измерения сопротивления: в прямом направлении прибор покажет значение порядка 500-600 Ом.

Для питания схемы можно использовать внешний источник постоянного напряжения 5-24 В или аккумуляторы. У батареек 6F22 («крона») и других слишком маленькая емкость, поэтому их применение нецелесообразно при использовании мощных LED.

После сборки нужно подстроить выходной ток. Для этого на выход припаиваются светодиоды, а движок VR1 устанавливается в крайнее нижнее по схеме положение (проверяется мультиметром в режиме «прозвонки»). Далее на вход подаем питающее напряжение, и вращением ручки VR1 добиваемся требуемой яркости свечения.

Список элементов:

Заключение

Первые две из рассмотренных схем очень просты в изготовлении, но они не обеспечивают защиты от короткого замыкания и обладают довольно низким КПД. Для долговременного использования рекомендуется третья схема на LM393, поскольку она лишена этих недостатков и обладает более широкими возможностями по регулировке выходной мощности.

Драйвер для светодиодов своими руками: диммируемый драйвер, схема

Светодиоды на современном строительном рынке занимают лидирующие позиции по продаже. Данные осветительные приборы имеют широкое применение.

Их используют в освещении:

  • помещений жилых домов,
  • офисов,
  • автомобилей,
  • прочее.

Также популярным и востребованным есть драйвер, предназначенный для питания светодиодов от электричества (переменного тока 220 В и частоты 50 Гц. Чтобы осветительные приборы (на 1 w,10 w и больше) имели хорошую яркость, не мигали во время работы и не перегорали раньше времени, для их питания нужен постоянный ток (350, 500, 700, 1000 мА).

Для этого изготавливают специальные модули. Они бывают разных типов. Драйвер может быть встроен в сам светодиодный прибор, а также подключаться отдельно. Сделать самодельный драйвер для мощного светодиода можно собственными руками. Есть устройства специального назначения, например те, которые используют в rgp пикселях. Их называют rgp led pixel. Такие схемы также можно собрать своими силами или заказать у специалистов.

Эксплуатационные характеристики драйверов для светодиода

Светодиодные осветительные приборы (на 1 w, 10 w и больше) достаточно эффективны. С их помощью можно хорошо сэкономить на электричестве. Светодиоды в 8-9 раз эффективнее, чем обычные лампы накаливания (на 1 w, 10 w и больше). В случаях, когда драйвер установлен рядом с группой светодиодных приборов, он имеет хорошие технические показатели. Прибор будет работать даже в самых жарких условиях. Он выдерживает температуру окружающей среды до 800С. Также устройство имеет различные режимы работы. С его помощью можно регулировать яркость освещения в помещении, машине, улице прочее.

Для питания светодиодной ленты часто используют диммируемый драйвер. Устройство идеально подходит для регулировки яркости осветительных приборов. Диммируемый драйвер обеспечивает настраивание выходной мощности плавно и без фликкерного шума. Собрать схему драйвера для светодиодов своими руками можно без проблем.

Схема подключения

Есть случаи, когда нет необходимости регулировать яркость осветительных приборов в помещении или другом пространстве. Тогда схема подключения драйвера достаточно проста. Светодиоды подключаются последовательно. В одной цепочке может быть от 1 до 8 штук осветительных приборов. Она подключается к одному выходу драйвера. Такая схема самая оптимальная. Любой повышающий драйвер для светодиода, будь он самодельный или нет, служит источником постоянного тока, но не напряжения. Это значит, что включать в схему специальный резистор, который будет ограничивать поступление тока, нет необходимости. На выходе драйвера устанавливается определенное напряжение (В) и мощность (Вт). Их величина зависит от количества подключенных осветительных приборов в цепочке.

Токоограничиющий резистор включается в схему, если светодиоды подключены и последовательно, и параллельно. Такие случаи бывают, когда нужно подключить более 8 осветительных приборов. Так светодиоды подсоединяют последовательно в отдельные цепи, которые связаны между собой параллельным подключением. Входное напряжение драйвера может быть в диапазоне от 2 до 18 В. А выходное – на 0,5 вольт меньше, чем изначальное. Напряжение падает на полевом транзисторе.

Важные моменты, которые стоит учитывать при выборе драйверов

Вольт – амперная характеристика у осветительных приборов, таких как светодиоды, под воздействием температуры изменяется. У разных моделей она имеет свои незначительные отличия. Стоит это учитывать при подключении схемы собственными руками. Повышающий яркость драйвер осветительных приборов должен давать постоянный ток в различных случаях. То есть его функции должны выполняться независимо от того, изменились ли характеристики светодиодов или произошел скачок входного напряжения. Любой драйвер (диммируемый, из специальным стабилизатором прочее), должен обеспечивать поступление тока к осветительному прибору согласно его эксплуатационным характеристикам.

Простыми драйверами для светодиодов (на 10 w и больше) есть такие микросхемы, как LM 317. Они имеют свои отличие от резисторов. Микросхемы данного типа надежны в эксплуатации, их производство не занимает много времени и требует больших затрат расходного материала. Но все же они имеют недостатки. Микросхемы LM 317 отличаются низким КПД. Для них характерно малое входное напряжение.

Питание светодиодов от сети 220 В с помощью шим – стабилизаторов тока более практичное в эксплуатации. Активная мощность на драйвере минимальная. Шим – стабилизатор – это электронная схема специального назначения. Ее разработали для того, чтобы производить постоянный ток для питания осветительных приборов наилучшим способом. Такие драйверы используют в rgp пикселях. Шим – стабилизаторы дают дополнительные функции в управлении. С помощью драйверов можно регулировать питание от сети 220 В, яркость и цвет rgp пикселя. Управление осуществляется с помощью, подключенных к шим – стабилизаторов, микроконтроллеров. Такие драйвера, как WS2801 или LDP8806, можно наблюдать на каждом rgp пикселе светодиодной ленты с управлением.

Так, как технологии прогрессируют стоимость мощных светодиодов (1 Вт и больше) уже достаточно доступная. Исходя из этого, приборы все чаще используют для освещения. Чтобы эффективность мощных светодиодов была высокой, их нужно правильно запитать, можно от сети 220 В. Самодельный драйвер, повышающий яркость освещения, можно собрать по простой схеме, основанной на дискретных элементах. Выходная мощность – 15 Вт, резервная – 0,5 Вт. Схема защищает от короткого замыкания.

Алгоритм поиска неисправности в драйвере LED лампы или Эркюль Пуаро отдыхает / Хабр

Недавно один знакомый попросил меня помочь с проблемой. Он занимается разработкой LED ламп, попутно ими приторговывая. У него скопилось некоторое количество ламп, работающих неправильно. Внешне это выражается так – при включении лампа вспыхивает на короткое время (менее секунды) на секунду гаснет и так повторяется бесконечно. Он дал мне на исследование три таких лампы, я проблему решил, неисправность оказалась очень интересной (прямо в стиле Эркюля Пуаро) и я хочу рассказать о пути поиска неисправности.


LED лампа выглядит вот так:


Рис 1. Внешний вид разобранной LED лампы

Разработчик применил любопытное решение – тепло от работающих светодиодов забирается тепловой трубкой и передается на классический алюминиевый радиатор. По словам автора, такое решение позволяет обеспечить правильный тепловой режим для светодиодов, минимизируя тепловую деградацию и обеспечивая максимально возможный срок службы диодов. Попутно увеличивается срок службы драйвера питания диодов, так как плата драйвера оказывается вынесенной из теплового контура и температура платы не превышает 50 градусов Цельсия.

Такое решение – разделить функциональные зоны излучения света, отвода тепла и генерации питающего тока – позволило получить высокие эксплуатационные характеристики лампы по надежности, долговечности и ремонтопригодности.
Минус таких ламп, как ни странно, прямо вытекает из ее плюсов – долговечная лампа не нужна производителям :). Историю о сговоре производителей ламп накаливания о максимальном сроке службы в 1000 часов все помнят?

Ну и не могу не отметить характерный внешний вид изделия. Мой «госконтроль» (жена) не разрешил мне ставить эти лампы в люстру, где они видны.

Вернемся к проблемам драйвера.

Вот так выглядит плата драйвера:


Рис 2. Внешний вид платы LED драйвера со стороны поверхностного монтажа

И с обратной стороны:


Рис 3. Внешний вид платы LED драйвера со стороны силовых деталей

Изучение ее под микроскопом позволило определить тип управляющей микросхемы – это MT7930. Это микросхема контроля обратноходового преобразователя (Fly Back), обвешанная разнообразными защитами, как новогодняя елка – игрушками.

В МТ7930 встроены защиты:

• от превышения тока ключевого элемента
• понижения напряжения питания
• повышения напряжения питания
• короткого замыкания в нагрузке и обрыва нагрузки.
• от превышения температуры кристалла

Декларирование защиты от короткого замыкания в нагрузке для источника тока носит скорее маркетинговый характер 🙂

Принципиальной схемы на именно такой драйвер добыть не удалось, однако поиск в сети дал несколько очень похожих схем. Наиболее близкая приведена на рисунке:

Рис 4. LED Driver MT7930. Схема электрическая принципиальная

Анализ этой схемы и вдумчивое чтение мануала к микросхеме привело меня к выводу, что источник проблемы мигания – это срабатывание защиты после старта. Т.е. процедура начального запуска проходит (вспыхивание лампы – это оно и есть), но далее преобразователь выключается по какой-то из защит, конденсаторы питания разряжаются и цикл начинается заново.

Внимание! В схеме присутствуют опасные для жизни напряжения! Не повторять без должного понимания что вы делаете!

Для исследования сигналов осциллографом надо развязать схему от сети, чтобы не было гальванического контакта. Для этого я применил разделительный трансформатор. На балконе в запасах были найдены два трансформатора ТН36 еще советского производства, датированные 1975 годом. Ну, это вечные устройства, массивные, залитые полностью зеленым лаком. Подключил по схеме 220 – 24 – 24 -220. Т.е. сначала понизил напряжение до 24 вольт (4 вторичных обмотки по 6.3 вольта), а потом повысил. Наличие нескольких первичных обмоток с отводами дало мне возможность поиграть с разными напряжениями питания – от 110 вольт до 238 вольт. Такое решение конечно несколько избыточно, но вполне пригодно для одноразовых измерений.


Рис 5. Фото разделительного трансформатора

Из описания старта в мануале следует, что при подаче питания начинает заряжаться конденсатор С8 через резисторы R1 и R2 суммарным сопротивлением около 600 ком. Два резистора применены из требований безопасности, чтобы при пробое одного ток через эту цепь не превысил безопасного значения.

Итак, конденсатор по питанию медленно заряжается (это время порядка 300-400 мс) и когда напряжение на нем достигает уровня 18,5 вольт – запускается процедура старта преобразователя. Микросхема начинает генерировать последовательность импульсов на ключевой полевой транзистор, что приводит к возникновению напряжения на обмотке Na. Это напряжение используется двояко – для формирования импульсов обратной связи для контроля выходного тока (цепь R5 R6 C5) и для формирования напряжения рабочего питания микросхемы (цепь D2 R9). Одновременно в выходной цепи возникает ток, который и приводит к зажиганию лампы.

Почему же срабатывает защита и по какому именно параметру?

Первое предположение

Срабатывание защиты по превышению выходного напряжения?

Для проверки этого предположения я выпаял и проверил резисторы в цепи делителя (R5 10 ком и R6 39 ком). Не выпаивая их не проверить, поскольку через обмотку трансформатора они запараллелены. Элементы оказались исправны, но в какой-то момент схема заработала!

Я проверил осциллографом формы и напряжения сигналов во всех точках преобразователя и с удивлением убедился, что все они – полностью паспортные. Никаких отклонений от нормы…

Дал схеме поработать часок – все ОК.

А если дать ей остыть? После 20 минут в выключенном состоянии не работает.

Очень хорошо, видимо дело в нагреве какого-то элемента?

Но какого? И какие же параметры элемента могут уплывать?

В этой точке я сделал вывод, что на плате преобразователя имеется какой-то элемент, чувствительный к температуре. Нагрев этого элемента полностью нормализует работу схемы.
Что же это за элемент?

Второе предположение

Подозрение пало на трансформатор. Проблема мыслилась так – трансформатор из-за неточностей изготовления (скажем на пару витков недомотана обмотка) работает в области насыщения и из-за резкого падения индуктивности и резкого нарастания тока срабатывает защита по току полевого ключа. Это резистор R4 R8 R19 в цепи стока, сигнал с которого подается на вывод 8 (CS, видимо Current Sense) микросхемы и используется для цепи ОС по току и при превышении уставки в 2.4 вольта отключает генерацию для защиты полевого транзистора и трансформатора от повреждений. На исследуемой плате стоит параллельно два резистора R15 R16 с эквивалентным сопротивлением 2,3 ома.

Но насколько я знаю, параметры трансформатора при нагреве ухудшаются, т.е. поведение системы должно быть другим – включение, работа минут 5-10 и выключение. Трансформатор на плате весьма массивный и тепловая постоянная у него ну никак не менее единиц минут.
Может, конечно в нем есть короткозамкнутый виток, который исчезает при нагреве?

Перепайка трансформатора на гарантированно исправный была в тот момент невозможна (не привезли еще гарантированно рабочую плату), поэтому оставил этот вариант на потом, когда совсем версий не останется :). Плюс интуитивное ощущение – не оно. Я доверяю своей инженерной интуиции.

К этому моменту я проверил гипотезу о срабатывании защиты по току, уменьшив резистор ОС по току вдвое припайкой параллельно ему такого же – это никак не повлияло на моргание лампы.

Значит, с током полевого транзистора все нормально и превышения по току нет. Это было хорошо видно и по форме сигнала на экране осциллографа. Пик пилообразного сигнала составлял 1,8 вольта и явно не достигал значения в 2,4 вольта, при котором микросхема выключает генерацию.

К изменению нагрузки схема также оказалась нечувствительна – ни подсоединение второй головки параллельно, ни переключение прогретой головы на холодную и обратно ничего не меняло.

Третье предположение

Я исследовал напряжение питания микросхемы. При работе в штатном режиме все напряжения были абсолютно нормальными. В мигающем режиме тоже, насколько можно было судить по формам сигналов на экране осциллографа.

По прежнему, система мигала в холодном состоянии и начинала нормально работать при прогреве ножки трансформатора паяльником. Секунд 15 погреть – и все нормально заводится.

Прогрев микросхемы паяльником ничего не давал.

И очень смущало малое время нагрева… что там может за 15 секунд измениться?

В какой-то момент сел и методично, логически отсек все гарантированно работающее. Раз лампа загорается — значит цепи запуска исправны.
Раз нагревом платы удается запустить систему и она часами работает — значит и силовые системы исправны.
Остывает и перестает работать — что-то зависит от температуры…
Трещина на плате в цепи обратной связи? Остывает и сжимается, контакт нарушается, нагревается, расширяется и контакт восстанавливается?
Пролазил тестером холодную плату — нет обрывов.

Что же еще может мешать переходу от режима запуска в рабочий режим?!!!

От полной безнадеги интуитивно припаял параллельно электролитическому конденсатору 10 мкф на 35 вольт по питанию микросхемы такой же.

И тут наступило счастье. Заработало!

Замена конденсатора 10 мкф на 22 мкф полностью решило проблему.

Вот он, виновник проблемы:


Рис 6. Конденсатор с неправильной емкостью

Теперь стал понятен механизм неисправности. Схема имеет две цепи питания микросхемы. Первая, запускающая, медленно заряжает конденсатор С8 при подаче 220 вольт через резистор в 600 ком. После его заряда микросхема начинает генерировать импульсы для полевика, запуская силовую часть схемы. Это приводит к генерации питания для микросхемы в рабочем режиме на отдельной обмотке, которое поступает на конденсатор через диод с резистором. Сигнал с этой обмотки также используется для стабилизации выходного тока.

Пока система не вышла в рабочий режим — микросхема питается запасенной энергией в конденсаторе. И ее не хватало чуть-чуть — буквально пары-тройки процентов.
Падения напряжения оказалось достаточно, чтобы система защиты микросхемы срабатывала по пониженному питанию и отключала все. И цикл начинался заново.

Отловить эту просадку напряжения питания осциллографом не получалось — слишком грубая оценка. Мне казалось, что все нормально.

Прогрев же платы увеличивал емкость конденсатора на недостающие проценты — и энергии уже хватало на нормальный запуск.

Понятно, почему только некоторая часть драйверов отказала при полностью исправных элементах. Сыграло роль причудливое сочетание следующих факторов:

• Малая емкость конденсатора по питанию. Положительную роль сыграл допуск на емкость электролитических конденсаторов (-20% +80%), т.е. емкости номиналом 10 мкф в 80% случаев имеют реальную емкость около 18 мкф. Со временем емкость уменьшается из-за высыхания электролита.
• Положительная температурная зависимость емкости электролитических конденсаторов от температуры. Повышенная температура на месте выходного контроля — достаточно буквально пары-тройки градусов и емкости хватает для нормального запуска. Если предположить, что на месте выходного контроля было не 20 градусов, а 25-27, то этого оказалось достаточно для практически 100% прохождения выходного контроля.

Производитель драйверов сэкономил конечно, применив емкости меньшего номинала по сравнению с референс дизайн из мануала (там указано 22 мкф) но свежие емкости при повышенной температуре и с учетом разброса +80% позволили партию драйверов сдать заказчику. Заказчик получил вроде бы работающие драйверы, которые со временем стали отказывать по непонятной причине. Интересно было бы узнать – инженеры производителя учли особенности поведения электролитических конденсаторов при повышении температуры и естественный разброс или это получилось случайно?

Схемы импульсных драйверов для питания светодиодов. Диммирование драйверов. Срок эксплуатации токовых преобразователей

Наверное, каждый, даже начинающий радиолюбитель знает, что для того чтобы подключить обычный светодиод к источнику питания нужен всего один резистор. А как быть если светодиод мощный? Ватт так на 10. Как быть тогда?
Я вам покажу способ сделать простой драйвер для мощного светодиода всего из двух компонентов.

Для стабилизатора-драйвера нам понадобиться:
1. Резистор – .
2. Микросхема – LM317 – .


LM317 – это микросхема стабилизатор. Отлично подходит для конструирования регулируемых источников питания или драйверов для питания светодиодов, как в нашем случае.

Достоинства LM317

  • Диапазон стабилизации напряжения от 1,7 (включая напряжение светодиода – 3 В) до 37 В. Отличная характеристика, для автомобилистов: яркость не будет плавать на любых оборотах;
  • Выходной ток до 1,5 можно подключать несколько мощных светодиодов;
    Стабилизатор имеет встроенную систему защиты от перегрева и короткого замыкания.
  • Минусовое питание светодиода в схеме включения берется от источника питания, поэтому при креплении к корпусу автомобиля уменьшается количество монтажных проводов, а корпус может играет роль большого теплоотвода для светодиода.

Схема драйвера для мощного светодиода


Я буду подключать светодиод на 3 Ватта.В итоге нам нужно будет рассчитать сопротивление под наш светодиод. Светодиод мощностью 1 Вт потребляет 350 мА, а 3-х ваттный – 700 мА (можно посмотреть в даташит). Микросхема LM317 – имеет опорное напряжение стабилизатора – 1,25 – это число постоянное. Его нужно поделить на ток и получиться сопротивление резистора. То есть: 1,25 / 0,7 = 1,78 Ом. Ток берем в амперах. Выбираем ближайший резистор по сопротивлению, так как резисторов сопротивлением 1,78 не бывает. Берем 1,8 и собираем схему.

Если мощность вашего светодиода превышает 1 Вт, то микросхему необходимо установить на радиатор. Вообще LM317 рассчитана на ток до 1,5.
Питать нашу схему можно напряжение от 3 до 37 вольт. Согласитесь, солидный диапазон питания получается. Но чем больше напряжение, тем больше греется микросхема, учтите это.

Возможность регулирования светового потока от искусственных источников света позволяет: экономить электроэнергию, экономить ресурс источников света, получить необходимый художественный эффект.

Снижение уровня освещения в помещениях, когда они не используются, или когда в помещение попадает естественный свет, позволяет значительно экономить материальные и энергоресурсы. Возможность зонального динамического изменения освещения позволяет получить художественные/маркетинговые акценты, привлечь внимание к деталям или скрыть их. Использование регулирования светового потока по сигналам датчиков освещенности и присутствия, кроме экономии ресурсов, позволяют получить эффект интерактивности и интеллектуальности пространства.

При освещении пространств искусственными источниками света эффективными и доступными методами регулирования уровня освещенности являются два: регулирования количества источников света задействованных в освещении (включенных) и регулирование светового потока излучаемого источниками света.

Первый метод в виде простейшей реализации знаком нам по люстрам в квартирах, в которых многоклавишным (в основном двух) выключателем можно было получить несколько уровней освещения в комнате. Для больших промышленных и коммерческих помещений этот метод превращается в разделение всего количества используемых светильников на группы так, что бы при работе любого количества групп освещение оставалось максимально равномерным, а количество уровней яркости отвечало требованиям. Этот метод не всегда качественно реализуем, или его реализация экономически неэффективна. Так, наиболее равномерное освещение получается большим количеством маломощных источников света, а регулирование освещения получается без значительных перепадов уровня освещения по площади. Но в то же время, когда замена нескольких маломощных источников света одним мощным даёт как выигрыш в стоимости светильников, так и в эффективности освещения, отключение нескольких таких светильников способно кардинально нарушить равномерность освещения.

В связи с явными недостатками первого метода регулирования, набирает популярность второй метод — регулирование светового потока испускаемого светильником. Этот метод может иметь несколько различных по сути реализаций: изменение количества задействованных светоизлучающих элементов в светильнике, изменение яркости свечения элементов, прерывистое свечение элементов (ШИМ регулирование). В первом варианте по сути реализована идея с разделением источников света на группы и имеет два основных недостатка: ограниченное количество уровней яркости и при сложной диаграмме направленности источника света, невозможность её воспроизведения во всём диапазоне регулирования яркости. Второй и третий варианты представляют собой регулирование подводимой мощности к излучающим элементам двумя различными методами, подробнее которые рассмотрим позднее.

Диммер в прямом русском переводе следует понимать как «регулятор света». В простейшем виде многие уже встречались с диммерами еще в светильниках с лампами накаливания. Такие приборы позволяли плавно менять яркость свечения настольной лампы, люстры и т. п. Классический (тиристорный) диммер регулирует количество энергии передаваемое от сети электроснабжения к источнику света. С появлением источников света с блоками питания (такие как светодиодные, люминесцентные и т. д.) использование классических диммеров стало сопровождаться сложностями, и большая часть современных источников света с классическим диммером работают не корректно. Следует признать, что в бытовом классе приборов, некоторые производители выпускают источники питания светодиодов, диммируемые классическим диммером.

Дальнейшее развитие диммеров привело их к двум современным типам: включаемые между источником питания и нагрузкой (светодиодами) и управляющие источником питания. Первый тип прямо регулирует количество энергии, передаваемой от источника питания к нагрузке, и, в связи со специфическими особенностями, применяется в основном в источниках света на фиксированное напряжение (светодиодные ленты и т. п.) , в то время как для источников света с стабилизированным током через светодиоды в основном используется второй тип.

Первый тип диммеров в основном использует ШИМ регулирование, при котором энергия от источника к нагрузке подаётся импульсами, шириной которых и определяется количество энергии от минимальной, когда импульсов нет (или они очень малы по длительности) до максимальной, когда импульсы сливаются или паузы между ними минимально короткие. Во втором случае используется как ШИМ-регулирование, так и регулирование тока. Рассмотрим оба.

Белый светодиод имеет такой недостаток, как зависимость цветового оттенка от тока протекающего через него (от яркости). Так при снижении тока ниже номинального светодиод «желтеет», а при повышении – «синеет». Это связано с тем, что полупроводниковый кристалл в белом светодиоде излучает синий (чаще всего) свет, а нанесённый на него люминофор преобразовывает часть его в другие цвета от красного до зелёного. В итоге, на выходе из диода часть синего света от кристалла смешивается со светом от люминофора в правильных пропорциях в белый свет заданной цветовой температуры. При регулировании количества света от кристалла эти пропорции нарушаются.

Таким образом, при регулировании освещения изменением тока через светодиоды, кроме изменения количества света, получается и сопутствующее изменение цвета. При регулировании света ШИМ, то есть подачей на светодиоды часто повторяющихся импульсов постоянной амплитуды (но регулируемой ширины) светодиод работает на номинальном токе, но меньшее время и цветового сдвига нет. Следует заметить, что этот метод диммирования при таком явном преимуществе и в некоторых случаях при большей простоте реализации имеет и явные недостатки, такие как стробоскопические эффекты (очень опасные в промышленности), повышенная утомляемость зрения и высокий уровень излучаемых помех. Выше перечисленное с учетом снижения эффектов цветовых сдвигов у современных диодов привело к тому, что ШИМ-регулирование используется всё реже, а регулирование тока всё чаще.

На данный момент все диммируемые светодиодные драйверы производства Аргос-Электрон регулируют ток, протекающий через светодиоды. Такие светодиодные драйверы изготавливаются как в герметичном, так и в негерметичном исполнении. У негерметичных драйверов увеличено количество контактов в выходной колодке, а у герметичных отдельным шнуром добавлен дополнительный вывод управления.

Драйвер ИПС50-350ТУ IP20

Фрагмент корпуса драйвера ИПС50-350ТУ (крупно выходная колодка).

Фрагмент корпуса герметичного драйвера (увеличена выходная часть).

Внутренняя схема входа диммирования драйверов в исполнеии IP20 (примерная).

В герметичных драйверах нет переключателя SB1.

Для подключения к драйверу управляющего устройства используется три цепи: +10V, +DIM и -DIM. Регулирование выходного тока осуществляется изменением напряжения на выводе +DIM относительно -DIM в пределах 0 – 10 вольт. При напряжении ниже примерно 1 вольта, драйвер снижает выходную мощность до нуля, а при напряжениях порядка 9,5 – 10 вольт выходная мощность максимальна. Вывод +DIM допускает подачу напряжения до 12 вольт. Вывод +10V используется при регулировании с помощью внешнего переменного резистора или при ШИМ-регулировании, а так же позволяет включить драйвер на полную мощность без дополнительных схем.

Для включения герметичного драйвера на максимальную мощность без схемы управления необходимо соединить между собой выводы +DIM и +10V, а в негерметичном драйвере достаточно замкнуть переключатель рядом с выходной колодкой.

Зависимость выходной мощности драйвера от напряжения на входе диммирования (отнормировано к максимальной мощности).

Допустимый диапазон напряжений на выводе +DIM 0 – 12 В.

Входное сопротивление между +DIM и -DIM не менее 240 кОм.

Максимальный вытекающий ток вывода +10V не более 100 мкА.

Изменять потенциал на выводах диммирования можно несколькими способами.

Регулирование при помощи переменного резистора (рекомендуемый номинал 100 кОм)

Регулирование при помощи переменного резистора номиналом 100 кОм. Для этого варианта может быть использован, например, переменный резистор, установленный в корпус классического диммера или самодельный регулятор. Следует обратить внимание на то, что максимальная выходная мощность драйвера в этой схеме будет составлять 95 – 100% от паспортной, что связано с особенностями работы драйвера в этой схеме.

Пример классического (тиристорного) диммера.

Регулирование при помощи источника напряжения 0 – 10 вольт.

Во втором случае может быть использован любой регулируемый источник напряжения, выходы промышленных датчиков или промышленных контроллеров стандарта 0-10 В (1-10 В), а так же бытовые панели управления (например «Панель сенсорная LN-120E-IN»). Напряжение подаётся между +DIM и -DIM, а цепи +10V и +DIM не должны быть замкнуты между собой.

Панель сенсорная LN-120E-IN

Регулирование при помощи стандартного выхода «открытый коллектор».

В третьем случае возможно использование как промышленных контроллеров с выходом типа «открытый коллектор», так и использование диммеров для светодиодных лент 12 вольт. От регулятора на вход диммирования драйвера можно подавать импульсы ШИМ амплитудой 10 – 12 вольт между +DIM и -DIM (цепи +10V и +DIM не должны быть соединены). В таком случае с увеличением ширины импульсов выходная мощность драйвера будет расти.

Ключ типа «открытый коллектор» следует подключать между -DIM и +DIM, а выводы +DIM и +10V замкнуть между собой. В такой схеме включения увеличение времени открытия транзистора будет приводить к снижению выходного тока. Для смены зависимости выходной мощности от ширины импульсов на противоположную необходимо ключ ШИМ-регулятора включить между +10V и +DIM, а между +DIM и -DIM дополнительно установить резистор 100 — 500 кОм.

Во всех случаях для корректной работы драйвера частота ШИМ должна быть не менее 300 герц (Fшим>300Гц ).

Если нагрузочная способность выхода контроллера будет недостаточна для управления необходимым количеством драйверов, то на некоторых из них можно разомкнуть цепи +DIM и +10V (см. схему).

Пример диммера для светодиодных лент 12 вольт.

Использование для управления диммера светодиодных лент 12 вольт.

Если использовать контроллер RGB (RGBW) совместно с диммируемыми драйверами, нагруженными на панели соответствующих цветов, то можно получить полноцветное регулирование освещение (например для фасадов).

Поскольку вход диммирования соответствует по уровням сигналов промышленному стандарту 0-10В, толерантен к подаче 12 вольт и имеет высокое входное сопротивление, управлять диммером может очень широкий спектр промышленных и бытовых устройств от RGB контроллеров светодиодных лент и переходников DALI-0-10V до промышленных датчиков и контроллеров.

Управление драйвером контактами переключателей или датчиков.

В случае необходимости, диммируемым драйвером можно управлять при помощи контактных устройств приборов автоматики, датчиков (движения, света и т. д.) или выключателей. Для этого возможно использования одной из двух схем:

1) для того что бы драйвер выключался при замыкании контактов выключателя, необходимо соединить цепи +10V и +DIM между собой, а выключатель подключить между +DIM и -DIM;

2) для того что бы драйвер включался при замыкании контактов выключателя, выключатель следует включить между +10V и +DIM, а между +DIM и -DIM дополнительно установить резистор 100 — 500 кОм.

Драйверы могут быть объединены по цепям диммирования, если они не включены на одну нагрузку. Запрещается объединять цепи диммирования драйверов, работающих на общую нагрузку. На один диммер может быть включено более 40 драйверов . Не рекомендуем использовать линию диммирования длиннее 50 метров .

Для использования совместно с драйверами производства Аргос-Электрон, могут подойти такие приборы регулирования:

Arlight LN120E.

Arlight DIM105A

Arlight LN015

Arlight ROTARY SR-2202-IN

Arlight LN016

Arlight SENS CT-201-IN

(обратите внимание на питание самой панели)

В качестве преобразователей стандарта DALI мы обратили внимание на такие устройства:

LUNATONE 86458508-PWM DALI auf 0-10V PWM Interface

Часто задаваемые вопросы:

Можно ли использовать тиристорный диммер для управления димируемыми драйверами производства Аргос-Электрон?

Как зависти выходная мощность драйвера от напряжения на входе диммирования?

Выходная мощность растёт с ростом напряжения между +DIM и -DIM.

Можно ли использовать для управления драйвером ШИМ-регулирование, каковы должны быть его параметры?

Для регулирования мощности во всём диапазоне, подаваемые импульсы ШИМ должны иметь амплитуду 10 – 12 вольт Такие ипульсы подаются между +DIM и -DIM. Если используется «открытый коллектор», он подключается между +DIM и -DIM, а +DIM и +10V необходимо замкнуть между собой. Возможно подключение ключа ШИМ между +DIM и +10V, между +DIM и -DIM необходимо подключить резистор номиналом 100 – 500 кОм. Такое подключение позволит изменить зависимость выходной мощности от ширины импульсов на противоположную. Во всех случаях несущая частота ШИМ должна быть выше 300 герц.

Как включить драйвер на полную мощность, если у меня нет диммера?

Если у вас герметичный драйвер, вам необходимо соединить между собой два провода в шнуре диммирования жёлто-зелёный и коричневый (цепи +10V и +DIM), а синий провод оставить не подключенным (-DIM). Если у вас драйвер в исполнении IP20, переведите переключатель рядом с выходной колодкой в положение ON.

Как мне подключить выключатель, что бы при его замыкании светильник выключался?

Соедините цепи +DIM и +10V, а выключатель подключите между +DIM и -DIM.

Как мне подключить выключатель, что бы при его замыкании светильник включался?

Подключите резистор номиналом 100 – 500 кОм между +DIM и -DIM, а выключатель подключите между +DIM и +10V.

Для применения светодиодов в качестве источников освещения обычно требуется специализированный драйвер. Но бывает так, что нужного драйвера под рукой нет, а требуется организовать подсветку, например, в автомобиле, или протестировать светодиод на яркость свечения. В этом случае можно сделать для светодиодов своими руками.

Как сделать драйвер для светодиодов

В приведенных ниже схемах используются самые распространенные элементы, которые можно приобрести в любом радиомагазине. При сборке не требуется специальное оборудование, — все необходимые инструменты находятся в широком доступе. Несмотря на это, при аккуратном подходе устройства работают достаточно долго и не сильно уступают коммерческим образцам.

Необходимые материалы и инструменты

Для того, чтобы собрать самодельный драйвер, потребуются:

  • Паяльник мощностью 25-40 Вт. Можно использовать и большей мощности, но при этом возрастает опасность перегрева элементов и выхода их из строя. Лучше всего использовать паяльник с керамическим нагревателем и необгораемым жалом, т.к. обычное медное жало довольно быстро окисляется, и его приходится чистить.
  • Флюс для пайки (канифоль, глицерин, ФКЭТ, и т.д.). Желательно использовать именно нейтральный флюс, — в отличие от активных флюсов (ортофосфорная и соляная кислоты, хлористый цинк и др.), он со временем не окисляет контакты и менее токсичен. Вне зависимости от используемого флюса после сборки устройства его лучше отмыть с помощью спирта. Для активных флюсов эта процедура является обязательной, для нейтральных — в меньшей степени.
  • Припой. Наиболее распространенным является легкоплавкий оловянно-свинцовый припой ПОС-61. Бессвинцовые припои менее вредны при вдыхании паров во время пайки, но обладают более высокой температурой плавления при меньшей текучести и склонностью к деградации шва со временем.
  • Небольшие плоскогубцы для сгибания выводов.
  • Кусачки или бокорезы для обкусывания длинных концов выводов и проводов.
  • Монтажные провода в изоляции. Лучше всего подойдут многожильные медные провода сечением от 0.35 до 1 мм2.
  • Мультиметр для контроля напряжения в узловых точках.
  • Изолента или термоусадочная трубка.
  • Небольшая макетная плата из стеклотекстолита. Достаточно будет платы размерами 60х40 мм.

Макетная плата из текстолита для быстрого монтажа

Схема простого драйвера для светодиода 1 Вт

Одна из самых простых схем для питания мощного светодиода представлена на рисунке ниже:

Как видно, помимо светодиода в нее входят всего 4 элемента: 2 транзистора и 2 резистора.

В роли регулятора тока, проходящего через led, здесь выступает мощный полевой n-канальный транзистор VT2. Резистор R2 определяет максимальный ток, проходящий через светодиод, а также работает в качестве датчика тока для транзистора VT1 в цепи обратной связи.

Чем больший ток проходит через VT2, тем большее напряжение падает на R2, соответственно VT1 открывается и понижает напряжение на затворе VT2, тем самым уменьшая ток светодиода. Таким образом достигается стабилизация выходного тока.

Питание схемы осуществляется от источника постоянного напряжения 9 — 12 В, ток не менее 500 мА. Входное напряжение должно быть минимум на 1-2 В больше падения напряжения на светодиоде.

Резистор R2 должен рассеивать мощность 1-2 Вт, в зависимости от требуемого тока и питающего напряжения. Транзистор VT2 – n-канальный, рассчитанный на ток не менее 500 мА: IRF530, IRFZ48, IRFZ44N. VT1 – любой маломощный биполярный npn: 2N3904, 2N5088, 2N2222, BC547 и т.д. R1 – мощностью 0.125 — 0.25 Вт сопротивлением 100 кОм.

Ввиду малого количества элементов, сборку можно производить навесным монтажом:

Еще одна простая схема драйвера на основе линейного управляемого стабилизатора напряжения LM317:

Здесь входное напряжение может быть до 35 В. Сопротивление резистора можно рассчитать по формуле:

где I – сила тока в амперах.

В этой схеме на LM317 будет рассеиваться значительная мощность при большой разнице между питающим напряжением и падением на светодиоде. Поэтому ее придется разместить на небольшом . Резистор также должен быть рассчитан на мощность не менее 2 Вт.

Более наглядно эта схема рассмотрена в следующем видео:

Здесь показано, как подключить мощный светодиод, используя аккумуляторы напряжением около 8 В. При падении напряжения на LED около 6 В разница получается небольшая, и микросхема нагревается несильно, поэтому можно обойтись и без радиатора.

Обратите внимание, что при большой разнице между напряжением питания и падением на LED необходимо ставить микросхему на теплоотвод.

Схема мощного драйвера с входом ШИМ

Ниже показана схема для питания мощных светодиодов:

Драйвер построен на сдвоенном компараторе LM393. Сама схема представляет собой buck-converter, то есть импульсный понижающий преобразователь напряжения.

Особенности драйвера

  • Напряжение питания: 5 — 24 В, постоянное;
  • Выходной ток: до 1 А, регулируемый;
  • Выходная мощность: до 18 Вт;
  • Защита от КЗ по выходу;
  • Возможность управления яркостью при помощи внешнего ШИМ сигнала (интересно будет почитать, как ).

Принцип действия

Резистор R1 с диодом D1 образуют источник опорного напряжения около 0.7 В, которое дополнительно регулируется переменным резистором VR1. Резисторы R10 и R11 служат датчиками тока для компаратора. Как только напряжение на них превысит опорное, компаратор закроется, закрывая таким образом пару транзисторов Q1 и Q2, а те, в свою очередь, закроют транзистор Q3. Однако индуктор L1 в этот момент стремится возобновить прохождение тока, поэтому ток будет протекать до тех пор, пока напряжение на R10 и R11 не станет меньше опорного, и компаратор снова не откроет транзистор Q3.

Пара Q1 и Q2 выступает в качестве буфера между выходом компаратора и затвором Q3. Это защищает схему от ложных срабатываний из-за наводок на затворе Q3, и стабилизирует ее работу.

Вторая часть компаратора (IC1 2/2) используется для дополнительной регулировки яркости при помощи ШИМ. Для этого управляющий сигнал подается на вход PWM: при подаче логических уровней ТТЛ (+5 и 0 В) схема будет открывать и закрывать Q3. Максимальная частота сигнала на входе PWM — порядка 2 КГц. Также этот вход можно использовать для включения и отключения устройства при помощи пульта ДУ.

D3 представляет собой диод Шоттки, рассчитанный на ток до 1 А. Если не удастся найти именно диод Шоттки, можно использовать импульсный диод, например FR107, но выходная мощность тогда несколько снизится.

Максимальный ток на выходе настраивается подбором R2 и включением или исключением R11. Так можно получить следующие значения:

  • 350 мА (LED мощностью 1 Вт): R2=10K, R11 отключен,
  • 700 мА (3 Вт): R2=10K, R11 подключен, номинал 1 Ом,
  • 1А (5Вт): R2=2,7K, R11 подключен, номинал 1 Ом.

В более узких пределах регулировка производится переменным резистором и ШИМ – сигналом.

Сборка и настройка драйвера

Монтаж компонентов драйвера производится на макетной плате. Сначала устанавливается микросхема LM393, затем самые маленькие компоненты: конденсаторы, резисторы, диоды. Потом ставятся транзисторы, и в последнюю очередь переменный резистор.

Размещать элементы на плате лучше таким образом, чтобы минимизировать расстояние между соединяемыми выводами и использовать как можно меньше проводов в качестве перемычек.

При соединении важно соблюдать полярность подключения диодов и распиновку транзисторов, которую можно найти в техническом описании на эти компоненты. Также диоды можно в режиме измерения сопротивления: в прямом направлении прибор покажет значение порядка 500-600 Ом.

Для питания схемы можно использовать внешний источник постоянного напряжения 5-24 В или аккумуляторы. У батареек 6F22 («крона») и других слишком маленькая емкость, поэтому их применение нецелесообразно при использовании мощных LED.

После сборки нужно подстроить выходной ток. Для этого на выход припаиваются светодиоды, а движок VR1 устанавливается в крайнее нижнее по схеме положение (проверяется мультиметром в режиме «прозвонки»). Далее на вход подаем питающее напряжение, и вращением ручки VR1 добиваемся требуемой яркости свечения.

Список элементов:

Заключение

Первые две из рассмотренных схем очень просты в изготовлении, но они не обеспечивают защиты от короткого замыкания и обладают довольно низким КПД. Для долговременного использования рекомендуется третья схема на LM393, поскольку она лишена этих недостатков и обладает более широкими возможностями по регулировке выходной мощности.

Работали максимально ярко и эффективно, используются специальные модули — драйверы. Собрать самостоятельно схему драйвера для светодиодов сможет каждый, если, конечно, имеются познания в электротехнике. Смысл работы прибора — преобразовать переменное напряжение, протекающее в сети, в постоянное (пониженное). Но прежде чем приступать к сборке, нужно определиться с тем, какие требования к устройству предъявляются — проанализируйте характеристики и виды приборов.

Для чего нужны драйверы?

Основное назначение драйверов — это стабилизация тока, который проходит через светодиод. Причем нужно учесть, что сила тока, который проходит по кристаллу полупроводника, должна быть точно такой же, как и у светодиода по паспорту. Благодаря этому обеспечивается устойчивое освещение. Кристалл в светодиоде намного дольше прослужит. Чтобы узнать напряжение, необходимое для питания светодиодов, нужно воспользоваться вольт-амперной характеристикой. Это график, показывающий зависимость между напряжением питания и током.

Если планируется проводить освещение светодиодными лампами жилого или офисного помещения, то драйвер должен питаться от бытовой сети переменного тока с напряжением 220 В. Если же светодиоды используются в автомобильной или мототехнике, нужно использовать драйверы, питающиеся от постоянного напряжения, значение 9-36 В. В некоторых случаях (если светодиодная лампа небольшой мощности и питается от сети 220 В) допускается убрать схему драйвера светодиода. От сети если запитано устройство, достаточно включить в схему постоянный резистор.

Параметры драйверов

Прежде чем приобрести устройство или самостоятельно его изготовить, нужно ознакомиться с тем, какие у него имеются основные характеристики:

  1. Номинальный ток потребления.
  2. Мощность.
  3. Выходное напряжение.

Напряжение на выходе преобразователя напрямую зависит от того, какой выбран способ подключения источника света, числа светодиодов. Ток имеет прямую зависимость от яркости и мощности элементов.

Преобразователь должен обеспечивать ток, при котором светодиоды будут работать с одинаковой яркостью. На PT4115 схема драйвера светодиодов реализуется довольно просто — это самый распространенный преобразователь напряжения для использования с LED-элементами. Изготовить прибор на его основе можно буквально «на коленке».

Мощность драйвера

Мощность прибора — это самая важная характеристика. Чем мощнее драйвер, тем большее число светодиодов можно подключить к нему (конечно, придется проводить простые расчеты). Обязательное условие — мощность драйвера должна быть больше, чем у всех светодиодов в сумме. Выражается это такой формулой:

Р = Р(св) х N,

где Р, Вт — мощность драйвера;

Р(св), Вт — мощность одного светодиода;

N — количество светодиодов.

Например, при сборке схемы драйвера для светодиода 10W вы можете смело подключать в качестве нагрузки LED-элементы мощностью до 10 Вт. Обязательно нужно иметь небольшой запас по мощности — примерно 25%. Поэтому, если планируется подключение светодиода 10 Вт, драйвер должен обеспечивать мощность не менее 12,5-13 Вт.

Цвета светодиодов

Обязательно нужно учитывать то, какой цвет испускает светодиод. От этого зависит то, какое падение напряжения будет у них при одинаковой силе тока. Например, при токе питания 0,35 А, падение напряжения у красных LED-элементов примерно 1,9-2,4 В. Мощность в среднем 0,75 Вт. Аналогичная модель с зеленым цветом будет уже иметь падение в интервале 3,3-3,9 В, а мощность 1,25 Вт. Поэтому, если вы применяете схему драйвера светодиода 220В с преобразованием в 12 В, к нему можно подключить максимум 9 элементов с зеленым цветом или 16 с красным.

Типы драйверов

Всего можно выделить два типа драйверов для светодиодов:

  1. Импульсные. С помощью таких устройств создаются в выходной части устройства высокочастотные импульсы. Функционирование основывается на принципах ШИМ-модуляции. Среднее значение тока зависит от коэффициента заполнения (отношения длительности одного импульса к частоте его повторения). Ток на выходе меняется за счет того, что коэффициент заполнения колеблется в интервале 10-80%, а частота остается постоянной.
  2. Линейные — типовая схема и структура выполнены в виде генератора тока на транзисторах с р-каналом. С их помощью можно обеспечить максимально плавную стабилизацию питающего тока в случае, если напряжение на входе неустойчиво. Отличаются дешевизной, но у них малая эффективность. При работе выделяется большое количество тепла, поэтому можно использовать только для маломощных светодиодов.

Импульсные получили большее распространение, так как у них КПД намного выше (может достигать 95%). Устройства компактные, диапазон входного напряжения достаточно широкий. Но есть один большой недостаток — высокое влияние различного рода электромагнитных помех.

На что обратить внимание при покупке?

Покупку драйвера обязательно нужно совершать при выборе светодиодов. На PT4115 схема драйвера светодиодов позволяет обеспечить нормальное функционирование Устройства, использующие ШИМ-модуляторы, построенные по схемам с одной микросхемой, применяются по большей части в автомобильной технике. В частности, для подключения подсветки и ламп головного освещения. Но качество у таких простейших приборов довольно низкое — для использования в бытовых системах они не годятся.

Диммируемый драйвер

Практически все конструкции преобразователей позволяют регулировать яркость свечения LED-элементов. С помощью таких устройств можно выполнять следующие действия:

  1. Уменьшать интенсивность освещенности днем.
  2. Скрывать или же подчеркивать определенные элементы интерьера.
  3. Зонировать помещение.

Благодаря этим качествам можно существенно сэкономить на электроэнергии, увеличить ресурс элементов.

Разновидности диммируемых драйверов

Типы диммируемых драйверов:

  1. Подключаются между БП и источником света. Они позволяют управлять энергией, которая поступает на LED-элементы. В основе конструкции находятся ШИМ-модуляторы с микроконтроллерным управлением. Вся энергия идет к светодиодам импульсами. От длины импульсов напрямую зависит энергия, которая поступит на светодиоды. Такие конструкции драйверов применяются в основном для работы модулей со стабилизированным питанием. Например, для лент или бегущих строк.
  2. Второй тип устройств позволяет проводить управление блоком питания. Управление производится при помощи ШИМ-модулятора. Также изменяется величина тока, который протекает через светодиоды. Как правило, такие конструкции применяются для питания тех устройств, которым необходим стабилизированный ток.

Нужно обязательно учесть тот факт, что ШИМ-регулирование плохо влияет на зрение. Лучше всего использовать схемы драйверов для питания светодиодов, в которых регулируется величина тока. Но вот один нюанс — в зависимости от величины тока свечение будет различным. При низком значении элементы будут излучать свет с желтым оттенком, при увеличении — с синеватым.

Какую микросхему выбрать?

Если нет желания искать готовое устройство, можно сделать его самостоятельно. Причем произвести расчет под конкретные светодиоды. Микросхем для изготовления драйверов довольно много. Вам потребуется только умение читать электрические схемы и работать с паяльником. Для простейших устройств (мощностью до 3 Вт) можно использовать микросхему PT4115. Она дешевая, и достать очень просто. Характеристики элемента такие:

  1. Напряжение питания — 6-30 В.
  2. Выходной ток — 1,2 А.
  3. Допустимая погрешность при стабилизации тока — не более 5%.
  4. Защита от отключения нагрузки.
  5. Выводы для диммирования.
  6. КПД — 97%.

Обозначение выводов микросхемы:

  1. SW — подключение выходного коммутатора.
  2. GND — отрицательный вывод источников питания и сигнала.
  3. DIM — регулятор яркости.
  4. CSN — датчик входного тока.
  5. VIN — положительный вывод, соединяемый с источником питания.

Варианты схем драйверов

Варианты исполнения устройств:

  1. Если имеется источник питания с постоянным напряжением 6-30 В.
  2. Питание от переменного напряжения 12-18 В. В схему вводится диодный мост и электролитический конденсатор. По сути, «классическая» схема мостового выпрямителя с отсечением переменной составляющей.

Нужно отметить тот факт, что электролитический конденсатор не сглаживает пульсации напряжения, а позволяет избавиться от переменной составляющей в нем. В схемах замещения (по теореме Кирхгофа) электролитический конденсатор в цепи переменного тока является проводником. А вот в цепи постоянного тока он заменяется разрывом (нет никакого элемента).

Собрать схему драйвера светодиодов 220 своими руками можно только в том случае, если использовать дополнительный блок питания. В нем обязательно задействован трансформатор, которым понижается напряжение до необходимого значения в 12-18 В. Учтите, что нельзя подключать драйверы к светодиодам без электролитического конденсатора в блоке питания. При необходимости установки индуктивности необходимо произвести ее расчет. Обычно величина составляет 70-220 мкГн.

Процесс сборки

Все элементы, которые используются в схеме, нужно подбирать, опираясь на даташит (техническую документацию). Обычно в нем приводятся даже практические схемы использования устройств. Обязательно использовать в схеме выпрямителя низкоимпедансные конденсаторы (значение ESR должно быть низким). Применение иных аналогов снижает эффективность регулятора. Емкость должна быть не менее 4,7 мкФ (в случае использования схемы с постоянным током) и от 100 мкФ (для работы в цепи переменного тока).

Собрать по схеме драйвер для светодиодов своими руками можно буквально за несколько минут, потребуется только наличие элементов. Но нужно знать и особенности проведения монтажа. Катушку индуктивности желательно располагать возле вывода микросхемы SW. Изготовить ее можно самостоятельно, для этого необходимо всего несколько элементов:

  1. Ферритовое кольцо — можно использовать со старых блоков питания компьютеров.
  2. Провод типа ПЭЛ-0,35 в лаковой изоляции.

Старайтесь все элементы располагать максимально близко к микросхеме, это позволит исключить появление помех. Никогда не проводите соединения элементов при помощи длинных проводов. Они не только создают множество помех, но и способны принимать их. В результате микросхема, неустойчивая к этим помехам, будет работать неправильно, нарушится регулировка тока.

Вариант компоновки

Разместить все элементы можно в корпусе от старой лампы дневного света. В ней уже все имеется — корпус, патрон, плата (которую можно повторно использовать). Внутри расположить все элементы блока питания и микросхему можно без особого труда. А с внешней стороны установить светодиод, который планируете запитывать от устройства. Схемы драйверов для светодиодов 220 В можно использовать практически любые, главное — понизить напряжение. Сделать это легко простейшим трансформатором.

Монтажную плату желательно использовать новую. А лучше вообще обойтись без нее. Конструкция очень простая, допустимо применить навесной монтаж. Обязательно удостоверьтесь в том, что на выходе выпрямителя напряжение в допустимых пределах, в противном случае микросхема сгорит. После сборки и подключения произведите замер потребляемого тока. Учтите, что в случае снижения тока питания увеличится ресурс светодиодного элемента.

Тщательно выбирайте схему драйвера для питания светодиодов, рассчитывайте каждый компонент конструкции — от этого зависит срок службы и надежность. При правильном подборе драйверов характеристики светодиодов останутся максимально высокими, а ресурс не пострадает. Схемы драйверов для мощных светодиодов отличаются тем, что в них большее число элементов. Зачастую применяется ШИМ-модуляция, но в домашних условиях, что называется, «на коленке», такие устройства уже сложно собрать.

Простой драйвер для мощного светодиода

Наверное, каждый, даже начинающий радиолюбитель знает, что для того чтобы подключить обычный светодиод к источнику питания нужен всего один резистор. А как быть если светодиод мощный? Ватт так на 10. Как быть тогда?
Я вам покажу способ сделать простой драйвер для мощного светодиода всего из двух компонентов.

Для стабилизатора-драйвера нам понадобиться:
1. Резистор – aliexpress.
2. Микросхема – LM317 – aliexpress.

LM317 – это микросхема стабилизатор. Отлично подходит для конструирования регулируемых источников питания или драйверов для питания светодиодов, как в нашем случае.

Достоинства LM317


  • Диапазон стабилизации напряжения от 1,7 (включая напряжение светодиода – 3 В) до 37 В. Отличная характеристика, для автомобилистов: яркость не будет плавать на любых оборотах;
  • Выходной ток до 1,5 можно подключать несколько мощных светодиодов;
    Стабилизатор имеет встроенную систему защиты от перегрева и короткого замыкания.
  • Минусовое питание светодиода в схеме включения берется от источника питания, поэтому при креплении к корпусу автомобиля уменьшается количество монтажных проводов, а корпус может играет роль большого теплоотвода для светодиода.

Схема драйвера для мощного светодиода



Я буду подключать светодиод на 3 Ватта.В итоге нам нужно будет рассчитать сопротивление под наш светодиод. Светодиод мощностью 1 Вт потребляет 350 мА, а 3-х ваттный – 700 мА (можно посмотреть в даташит). Микросхема LM317 – имеет опорное напряжение стабилизатора – 1,25 – это число постоянное. Его нужно поделить на ток и получиться сопротивление резистора. То есть: 1,25 / 0,7 = 1,78 Ом. Ток берем в амперах. Выбираем ближайший резистор по сопротивлению, так как резисторов сопротивлением 1,78 не бывает. Берем 1,8 и собираем схему.

Если мощность вашего светодиода превышает 1 Вт, то микросхему необходимо установить на радиатор. Вообще LM317 рассчитана на ток до 1,5.
Питать нашу схему можно напряжение от 3 до 37 вольт. Согласитесь, солидный диапазон питания получается. Но чем больше напряжение, тем больше греется микросхема, учтите это.





В цепь можно включить не один мощный светодиод, а, скажем, два или три. То есть этой схемой можно запитать до 10 мощных светодиодов.

На али экспресс можно купить готовый стабилизатор, с переменным резистором под любой ток – LM317 линейный регулятор.

Микросхемы драйверов RGB-светодиодов. Как выбрать светодиодный драйвер Rgb драйвер для светодиодной ленты

Самым оптимальным способом подключения к 220В, 12В является использование стабилизатора тока, светодиодного драйвера. На языке предполагаемого противника пишется «led driver». Добавив к этому запросу желаемую мощность, вы легко найдёте на Aliexpress или Ebay подходящий товар.


  • 1. Особенности китайских
  • 2. Срок службы
  • 3. ЛЕД драйвер на 220В
  • 4. RGB драйвер на 220В
  • 5. Модуль для сборки
  • 6. Драйвер для светодиодных светильников
  • 7. Блок питания для led ленты
  • 8. Led драйвер своими руками
  • 9. Низковольтные
  • 10. Регулировка яркости

Особенности китайских

Многие любят покупать на самом большом китайском базаре Aliexpress. цены и ассортимент радуют. LED driver чаще всего выбирают из-за низкой стоимости и хороших характеристик.

Но с повышением курса доллара покупать у китайцев стало невыгодно, стоимость сравнялась с Российской, при этом отсутствует гарантия и возможность обмена. Для дешевой электроники характеристики бывают всегда завышены. Например, если указана мощность в 50 ватт, в лучшем случае то это максимальная кратковременная мощность, а не постоянная. Номинальная будет 35W — 40W.

К тому же сильно экономят на начинке, чтобы снизить цену. Кое где не хватает элементов, которые обеспечивают стабильную работу. Применяются самые дешевые комплектующие, с коротким сроком службы и невысокого качества, поэтому процент брака относительно высокий. Как правило, комплектующие работают на пределе своих параметров, без какого либо запаса.

Если производитель не указан, то ему не надо отвечать за качество и отзыв про его товар не напишут. А один и тот же товар выпускают несколько заводов в разной комплектации. Для хороших изделий должен быть указан бренд, значит он не боится отвечать за качество своей продукции.

Одним из лучших является бренд MeanWell, который дорожит качеством своих изделий и не выпускает барахло.

Срок службы

Как у любого электронного устройства у светодиодного драйвера есть срок службы, который зависит от условий эксплуатации. Фирменные современные светодиоды уже работают до 50-100 тысяч часов, поэтому питание выходит из строя раньше.

Классификация:

  1. ширпотреб до 20.000ч.;
  2. среднее качество до 50.000ч.;
  3. до 70.000ч. источник питания на качественных японских комплектующих.

Этот показатель важен при расчёте окупаемости на долгосрочную перспективу. Для бытового пользования хватает ширпотреба. Хотя скупой платит дважды, и в светодиодных прожекторах и светильниках это отлично работает.

ЛЕД драйвер на 220В

Современные светодиодные драйвера конструктивно выполняются на ШИМ контроллере, который очень хорошо может стабилизировать ток.

Основные параметры:

  1. номинальная мощность;
  2. рабочий ток;
  3. количество подключаемых светодиодов;
  4. степень защиты от влаги и пыли
  5. коэффициент мощности;
  6. КПД стабилизатора.

Корпуса для уличного использования выполняются из металла или ударопрочного пластика. При изготовлении корпуса из алюминия он может выступать в качестве системы охлаждения для электронной начинки. Особенно это актуально при заполнении корпуса компаундом.

На маркировке часто указывают, сколько светодиодов можно подключить и какой мощности. Это значение может быть не только фиксированным, но и в виде диапазона. Например, возможно от 4 до 7 штук по 1W. Это зависит от конструкции электрической схемы светодиодного драйвера.

RGB драйвер на 220В

..

Трёхцветные светодиоды RGB отличаются от одноцветных тем, что содержат в одном корпусе кристаллы разных цветов красный, синий, зелёный. Для управления ими каждый цвет необходимо зажигать отдельно. У диодных лент для этого используется RGB контроллер и блок питания.

Если для RGB светодиода указана мощность 50W, то это общая на всё 3 цвета. Чтобы узнать примерную нагрузку на каждый канал, делим 50W на 3, получим около 17W.

Кроме мощных led driver есть и на 1W, 3W, 5W, 10W.

Пульты дистанционного управления (ДУ) бывают 2 типов. С инфракрасным управлением, как у телевизора. С управлением по радиоканалу, ДУ не надо направлять на приёмник сигнала.

Модуль для сборки

Если вас интересует лед driver для сборки своими руками светодиодного прожектора или светильника, то можно использовать led driver без корпуса.

Прежде чем делать led driver 50W своими руками, стоит немного поискать, например есть в каждой диодной лампе. Если у вас есть неисправная лампочка, у которой неисправность в диодах, то можно использовать driver из неё.

Низковольтные

Подробно разберем виды низковольтных лед драйверов работающих от напряжения до 40 вольт. Наши китайские братья по разуму предлагают множество вариантов. На базе ШИМ контроллеров производятся стабилизаторы напряжения и стабилизаторы тока. Основное отличие, у модуля с возможностью стабилизации тока на плате находится 2-3 синих регулятора, в виде переменных резисторов.

В качестве технических характеристик всего модуля указывают параметры ШИМ микросхемы, на которой он собран. Например устаревший но популярный LM2596 по спецификациям держит до 3 Ампер. Но без радиатора он выдержит только 1 Ампер.

Более современный вариант с улучшенным КПД это ШИМ контроллер XL4015 рассчитанный на 5А. С миниатюрной системой охлаждения может работать до 2,5А.

Если у вас очень мощные сверхяркие светодиоды, то вам нужен led драйвер для светодиодных светильников. Два радиатора охлаждают диод Шотки и микросхему XL4015. В такой конфигурации она способна работать до 5А с напряжением до 35В. Желательно чтобы он не работал в предельных режимах, это значительно повысить его надежность и срок эксплуатации.

Если у вас небольшой светильник или карманный прожектор, то вам подойдет миниатюрный стабилизатор напряжения, с током до 1,5А. Входное напряжение от 5 до 23В, выход до 17В.

Регулировка яркости

Для регулирования яркости светодиода можно использовать компактные светодиодный диммеры, которые появились недавно. Если его мощности будет недостаточно, то можно поставить диммер побольше. Обычно они работают в двух диапазонах на 12В и 24В.

Управлять можно с помощью инфракрасного или радиопульта дистанционного управления (ДУ). Они стоят от 100руб за простую модель и от 200руб модель с пультом ДУ. В основном такие пульты используют для диодных лент на 12В. Но его с лёгкостью можно поставить к низковольтному драйверу.

Диммирование может быть аналоговым в виде крутящейся ручки и цифровым в виде кнопок.

RGB светодиодные ленты удобно применять для декоративной подсветки витрин, салона машины, вывесок… С ними легко работать, в отличие от простых светодиодов, т.к. токовые ограничители уже стоят, достаточно просто подать нужное напряжение. Возможность, нарезать на сегменты, даёт гибкие возможности при монтаже.

А что, если хочется большего? что если нужно управлять каждым диодом в отдельности? Можно поставить МК, но не каждый микроконтроллер в одиночку потянет множество трехцветных диодов, можно попробовать поставить к каждому. Для таких целей есть специальные светодиодные драйверы, некоторые из которых снабжены возможностью управляться с одной общей, или последовательно проходящей через драйверы, шиной. Где-то пошли дальше, и такой драйвер встроили прямо в RGB светодиод, которому нужен минимум внешней обвязки. Далее последовательно соединённые такие диоды разместили на светодиодной ленте – и в итоге мы получили адресуемую светодиодную ленту.

Как не трудно догадаться, в статье речь пойдёт о светодиодном RGB драйвере – WS2811, которые соединяются последовательно и управляются по однопроводной линии данных. И адресуемой светодиодной ленте на совмещенных RGB диодов с такими драйверами.

Как видно на фотографии – такая светодиодная лента состоит из множества последовательно соединённых RGB светодиодов со встроенными драйверами WS2811 (маленькая чёрная точка по середине). Из обвязки такая микросхема, при питании от 5В, требует всего один конденсатор в 0.1мкФ по входу питания, ещё рекомендуется 33Омный резистор на линии данных, который, видимо, производитель упустил.

Все диоды сидят последовательно на одной линии. Что бы изменить их отображаемый цвет и его интенсивность нужно первому диоду отправить посылку содержащего обращение к каждому из диодов на ленте. Первый драйвер получает всю посылку и передает её дальше за вычетом последнего пакета, который он списывает на свой счёт. Аналогично происходит со всеми оставшимися сборками светодиод-драйвер. Посылка завершается специальной командой RES, которая выделяется длительным низким уровнем сигнала, получив её – все диоды применят свои новые состояния.

Каждый пакет состоит из 24 бит – по 8 бит на каждый канал, в итоге имеем по 255 градаций каждого цвета или 16 миллионов цветов. Каждый бит содержит положительный и отрицательный полупериод, кодирование ноля или единицы осуществляется длительностью полупериодов.

Для работы с адресуемой светодиодной лентой был собран контроллер на базе микроконтроллера PIC16F688 и на специально ранее заготовленной универсальной заготовке платы (), поэтому печатку приводить не буду.

Такая светодиодная лента очень прожорлива, её метр с 60 светодиодами на максимуме кушает более 2-х ампер, так что понадобиться хороший и мощный источник питания. Можно ей дать и меньший ток, но тогда она будет гореть с преобладанием красных оттенков.

Прошивка писалась на скорую руку. Был реализован следующий алгоритм работы: сначала в микроконтроллер с компьютера скидывается вся посылка и только после этого она её отображает. Из-за малого количества RAM памяти слабого микроконтроллера получилось реализовать буфер только на 60 адресуемых светодиодов с драйверами WS2811. Из-за средней скорости UART в 38400 скорость обновления всей ленты составляет примерно 50 мс, т.е. максимальная допустимая частота обновления вышла в 20 кадров/секунду. Чего для демонстрации возможности ленты мне хватило. Генерацией всех эффектов занимается специальная программа на ПК, которая то же писалась на скорую руку.

Формат отправляемых команд контроллеру:
Отправка производиться по UART на скорости 38400 8N1.

  • Первый байт – пробел (32 ASCII int код)
  • Второй байт – длина передаваемой посылки (количество светодиодов), от 0 до 60 (передаётся байтом)
  • Далее по 3 байта, в порядке GRB (зеленый, красный, синий), передаются величины ШИМ для каждого светодиода начиная с противоположного конца ленты.

Контроллер отвечает на начала обмена по UART ASCII символом ! , по успешному завершению отправки пакета ASCII символом b .

На основе подобных светодиодных лент можно реализовать небольшие видео экраны и различные инсталляции.

Дополнение от 1.09.2015

Для удобства проверки конструкции добавляю в статью прошивку с автономным плавным последовательным псевдо-случайным переливанием (до 60 светодиодов). Если одного данного эффекта достаточно, то можно упростить схему убрав из неё cp2102.

Однако я использовал более мощные компоненты и другой чип.

Даташит можно скачать . Ток светодиода устанавливается через управляющий резистор, чувствительный к току. Выходной ток I равняется величине 0.1/Rs. Мне потребовалось получить ток около 300 мА для каждого канала, поэтому я выбрал резистор номиналом 0.33 Ом. Для тока величиной 350 мА выберите резистор номиналом 0.27 Ом.

Каждый канал контролируется с помощью сигнала ШИМ, например, от микроконтроллера Arduino (вам понадобится припаять на плату штырьковые разъемы типа «папа/мама»).

Вы можете использовать входное напряжение до 30 В и управлять светодиодами мощностью 3Вт/10Вт/20Вт.

Требуемые компоненты:

  • Танталовые конденсаторы C 1, C 2, C 3 : емкость 22мкФ
  • D 1, D 2, D 3 ; Диод Шоттки 2A в корпусе SMA
  • L 1, L 2, L 3 : Мощные дроссели величиной 68 мкГ, 0.7A
  • R 1, R 2, R 3 : Резисторы номиналом 0.33 Ом, корпус 0805.
  • 4 x винтовых зажима, 3.5 мм (можно приобрести в Tayda Electronics)
  • 3x драйвера PT4115 .
  • 1x 4-выводной + 1x 2-выводной штырьковый разъем «папа» или «мама» .

На фото выше показан полностью собранный драйвер.

Список радиоэлементов
ОбозначениеТипНоминалКоличествоПримечаниеМагазинМой блокнот
IC1-1C3LED драйвер

PT4115

3В блокнот
DДиод Шоттки2 A3ЛюбойВ блокнот
C1-C3Конденсатор22 мкФ3ЛюбойВ блокнот
R1-Резистор

0.33 Ом

3ЛюбойВ блокнот
Д1Катушка индуктивности68 мкГн3Любая на ток 0.7 АВ блокнот
J1Разъём штырьковый2 pin1В блокнот
JРазъём штырьковый4 pin1В блокнот
JP1-JP3Винтовой зажим2 pin3

В малогабаритной аппаратуре, вплоть до MP3-плееров и сотовых телефонов, все чаще используются трехцветные RGB-светодиоды, а в различной осветительной аппаратуре и декоративных светильниках применяются так называемые RGB-кластеры. Для оптимального управления яркостью и цветностью в таких устройствах используются специализированные драйверы, многие из которых управляются внешним контроллером. О некоторых из них пойдет речь в настоящей статье. Автор рассматривает ряд микросхем-драйверов фирм ON Semiconductor, STMicroelectronics и National Semiconductor.

RGB-драйвер светодиодов со стабилизацией тока CAT4109 (ON Semiconductor)

Микросхема CAT4109 представляет собой драйвер для управления тремя последовательными (R, G и B) цепочками светодиодов со стабилизацией тока, раздельной установкой и ШИМ регулировкой яркости свечения этих цепочек светодиодов. CAT4109 изготавливается в миниатюрном 11116-выводном корпусе SOIC-16 для поверхностного монтажа. Назначение выводов микросхемы приведено в таблице 1, схема включения показана на рис. 1,а функциональная схема — на рис. 2.

Рис. 1. Схема включения микросхемы CAT4109

Рис. 2. Функциональная схема микросхемы CAT4109

Таблица 1. Назначение выводов микросхемы CAT4109

№ вывода

Обозначение

Назначение

«Земля» силовой части

Входы ШИМ управления для LED3, LED2 и LED1

Выводы установки тока LED3, LED2 и LED1

Не используются

Вход разрешения. Активный уровень — высокий

Вход напряжения питания 3…5,5 В

Особенностью схемы включения микросхемы CAT4109 является отсутствие дросселя и минимум деталей обвязки. Напряжение питания CAT4109 лежит в пределах 3…5,5 В, а напряжение питания светодиодных цепочек — 5…25 В.

Каждый из трех каналов управления светодиодами состоит из регулируемого источника тока и схемы установки максимального тока (см. рис. 2). Общим для всех каналов является источник опорного напряжения (ИОН) 1,2 В.

Напряжением источника питания VIN определяется максимальное количество светодиодов в каждой из цепочек. Максимальный ток каждой из последовательных цепочек светодиодов может достигать 175 мА. Ток светодиодов создает на открытых выходных ключах микросхемы малое падение напряжения (0,4 В). Максимальные значения токов цепочек светодиодов задаются внешними резисторами R1, R2 и R3 (выводы RSET1-RSET3 микросхемы). В таблице 2 приведена зависимость этих значений от сопротивлений соответствующих установочных резисторов R1-R3.

Таблица 2. Зависимость токов цепочек светодиодов от сопротивления соответствующего установочного резистора

Ток светодиодов (мА)

Резистор RSET (кОм)

Внешнее управление микросхемой CAT4109 осуществляется контроллером через входы OE (выв. 15), PWM1 (выв. 5), PWM2 (4) и PWM3 (выв. 3). Разрешение на включение светодиодов осуществляется высоким уровнем напряжения (≥1,2 В) на входе OE (15). Временные диаграммы работы микросхемы CAT4109 показаны на рис. 3.

Рис. 3. Временные диаграммы работы микросхемы CAT4109

Время перехода микросхемы из режима отключения (Shutdown) во включенное состояние (T PS) составляет 1,4 мкс. Выключение светодиодов по входу разрешения OE осуществляется низким уровнем (≤0,4 В) на этом входе с задержкой T P2 =0,6 мкс, а повторное включение — высоким уровнем с задержкой T P1 =0,3 мкс. Для перевода ИМС в режим Shutdown необходимо поддержать на выв. 15 (OE) низкий потенциал в течение 4…8 мкс (T PWRDWN). В этом режиме потребляемый ток не превышает 1 мкА.

Входы PWM1 (выв. 5), PWM2 (выв. 4) и PWM3 (выв. 3) используются для раздельной регулировки яркости свечения цепочек светодиодов методом ШИМ при высоком уровне напряжения на входе OE (выв. 15). Для групповой регулировки яркости свечения всех светодиодов можно подать от контроллера ШИМ сигнал на вход OE. Для того чтобы не нарушался цветовой баланс, частота этого ШИМ сигнала должна быть на порядок ниже частоты ШИМ сигнала на входах PWM1-PWM3.

Микросхема CAT4109 имеет температурную защиту с порогом срабатывания 150°С и гистерезисом 20°С, а также защиту от понижения напряжения питания с порогом срабатывания 1,8 В.

RGB-драйвер светодиодов со стабилизацией тока CAT4103 (ON Semiconductor)

Микросхема CAT4103 также предназначена для управления тремя последовательными RGB-цепочками светодиодов со стабилизацией тока, с раздельной установкой и ШИМ регулировкой яркости их свечения. Она выпускается в корпусе SOIC-16. Основной особенностью этой микросхемы является возможность раздельного управления каждой отдельной цепочкой светодиодом с помощью последовательного интерфейса. Еще одна особенность CAT4103 — это возможность каскадного включения нескольких микросхем,что увеличивает количество управляемых светодиодов от одного контроллера по 4-про-водному интерфейсу. Назначение выводов этой микросхемы приведено в таблице 3, функциональная схема изображена на рис. 4, а схема включения — на рис. 5.

Каналы управления светодиодами микросхемы CAT4103 аналогичны соответствующим каналам CAT4109, но у микросхемы CAT4103 есть одна важная особенность, суть которой в том, что сигналы ШИМ для управления яркостью светодиодов формируются в самой микросхеме из сигналов от контроллера. Для этого в микросхему введено трехразрядное ОЗУ (см. рис. 4), которое состоит из трех триггеров-защелок (3-разрядного регистра-«защелки») и 3-разрядного сдвигового регистра. Собственно сдвиговый регистр обеспечивает преобразование последовательного кода входного сигнала данных в параллельный, который запоминается в регистре-«защелке».

Рис. 4. Функциональная схема микросхемы CAT4103

Рис. 5. Схема включения микросхемы CAT4103

Таблица 3. Назначение выводов микросхемы CAT4103

№ вывода

Обозначение

Назначение

Вход сигнала гашения. Активный уровень — высокий

Вход сигнала «защелкивания» (запоминания) данных

Вход данных

Вход тактовых импульсов(частота до 25 МГц)

Выводы подключения резисторов установки тока LED3, LED2 и LED1

Выводы подключения катодов LED3, LED2 и LED1

Выход тактовых импульсов (частота до 25 МГц)

Выход данных

Выход сигнала «защелкивания» (запоминания) данных

Выход сигнала гашения

Вход напряжения питания

Для того чтобы управлять следующей микросхемой при каскадном включении, используются четыре буферных усилителя и триггер задержки (D-триггер).

Приведем описание выводов МС CAT4103, через которые к ней подключается управляющий контроллер и следующая микросхема при каскадном включении.

Вывод 4 (SIN) — вход последовательных данных.

Вывод 5 (CIN) — вход тактовых импульсов частотой до 25 МГц. Этот динамический вход срабатывает по фронту тактового импульса (переходу с лог. «0» на лог. «1»). При этом логический уровень с входа SIN записывается в сдвиговый регистр.

Вывод 3 (LIN) — вход команды запоминания данных. При переходе сигнала с лог. «0» на лог. «1» на этом входе происходит запись состояний триггеров сдвигового регистра в регистр-«защелку», где они сохраняются до прихода положительного фронта следующего импульса на вход LIN.

Выводы 13 (SOUT), 12 (COUT) и 14 (LOUT) — выходы соответствующих интерфейсных сигналов на следующую микросхему CAT4103 при каскадном включении. При этом сигнал на выходе SOUT изменяется (тактируется) срезом тактового импульса (переходом сигнала с лог. «1» на лог. «0»).

Вывод 2 (BIN) — вход используется для гашения всех светодиодов, но не влияет на содержание регистра-«защелки». Гашение светодиодов осуществляется высоким уровнем (лог. «1») на входе BIN.

Вывод 15 (BOUT) — выход сигнала гашения на следующую микросхему CAT4103 при каскадном включении.

Зависимости токов цепочек светодиодов от сопротивлений резисторов установки микросхемы CAT4103 аналогичны соответствующим зависимостям, рассмо-треным выше для ИМС CAT4109. Кроме того, микросхема CAT4103 имеет те же защиты, что и CAT4109.

24-канальный RGB-драйвер STP24DP05 (STMicroelectronics)

STP24DP05 — это одна из ИМС семейства драйверов Power Logic (STP), разработана специально для управления цветными информационными дисплеями на дискретных RGB-светодиодах.

Основой МС STP24DP05, как и всех драйверов этого семейства, являются сдвиговый регистр и регистр-«защелка», так же, как у рассмотренной выше микросхемы CAT4109. Микросхема STP24DP05 имеет три сдвиговых регистра и три регистра-«защелки», по одному на светодиоды каждого цвета (R,G и B).

Всего в STP24DP05 содержится 24 канала управления светодиодами, которые разделены на три интерфейсных порта (R, G, B) по 8 каналов в каждом. То есть, микросхема STP24DP05 — это три обычных 8-канальных монохромных драйвера, встроенных в малогабаритный корпус TQFP48 размером 7×7 мм и дополненных схемами диагностики обрыва нагрузок и замыкания выходов с корпусом и питанием. Сигнализация об обнаружении аварий поступает в управляющий контроллер в виде специальных кодов ошибок через последовательный интерфейс.

Одна микросхема STP24DP05 управляет восемью светодиодными RGB-триадами или группами триад цветного светодиодного экрана. Напряжение питания микросхемы в пределах 3…5,5 В, а напряжение питания светодиодных цепочек может выбираться до 20 В, в зависимости от количества светодиодов в цепочках. Выходной ток (ток каждой из цепочек светодиодов) 5…80 мА.

Функциональная схема микросхемы STP24DP05 изображена на рис. 6, каскадная схема включения N микросхем этого типа — на рис. 7, а назначение выводов приведено в таблице 4.

Рис. 6. Функциональная схема микросхемы STP24DP05

Рис. 7. Каскадная схема включения микросхем STP24DP05

Таблица 4. Назначение выводов микросхемы STP24DP05

№ вывода

Обозначение

Назначение

1, 7, 12, 25, 30, 36

Последовательный вход данных

Последовательный выход данных

Вход тактовых импульсов

Вход захвата и удержания данных

Вход включения режима определения ошибки

13, 16, 19, 22, 39, 42, 45, 48

Выходы 8-канального драйвера красных светодиодов

Флаг превышения температуры (выход с открытым стоком)

Флаг ошибки (выход с открытым стоком)

Вход постепенной задержки (Gradual delay)

15, 17, 20, 23, 37, 40, 43, 46

Выходы 8-канального драйвера синих светодиодов

Входы разрешения для выходов B1-B8, G1-G8, R1-R8 (активный уровень — низкий)

Входы установки токов для выходов R1-R8, G1-G8, B1-B8

14, 18, 21, 24, 38, 41, 44, 47

Выходы 8-канального драйвера зеленых светодиодов (G)

Входы, определяющие последовательность сигналов R,G и B в коде входного сигнала (см. таблицу 8)

Напряжение питания

Как было отмечено выше, основой микросхемы STP24DP05 для управления 8-канальными интерфейсами RGB является сдвиговый регистр данных RGB-структуры 8×3 (8 разрядов по 3 бит), который преобразует последовательный код входного сигнала на входе SDI в три 8-разрядных параллельных кода. Эти коды запоминаются в 24-разрядном (8×3) регистре-«защелке» данных RGB. Каждый из выходных каскадов микросхемы (всего их 24 — по восемь для каждого цвета) представляет собой стабилизатор (источник) тока. Кроме того, для каждого цвета имеется схема разрешения и детектор обрывов и коротких замыканий выходных линий. Общими для всех каналов являются управляющая логика, схемы температурной защиты и защиты от пониженного напряжения питания. На выводах 2, 3, 4, 32, 33 и 34 установлены буферные каскады.

Рассмотрим некоторые особенности работы микросхемы STP24DP05. Тактовая частота работы этой микросхемы может достигать 25 МГц. Ток светодиодов программируется раздельно для каждого цвета с помощью трех внешних резисторов, которые подключаются к выв. 26, 27 и 28.

Зависимость токов светодиодов, а также порога срабатывания детектора обрыва выходных линий (линий светодиодов) от сопротивления соответствующего установочного резистора приведена в таблице 5.

Таблица 5. Зависимость токов светодиодов и порога срабатывания детектора обрыва выходных линий от сопротивления соответствующего установочного резистора

Заданный ток светодиодов, мА

REXT, Ом

Порог срабатывания детектора обрыва, мА

Когда на входе LEDM (выв. 3) высокий уровень, регистр-«защелка» захватывает данные, которые проходят через регистр сдвига. Когда на этом входе низкий потенциал, то регистр-«защелка» удерживает (хранит) их.

Низкий уровень на входах OE-RDM (выв. 34), OE-G (выв. 33) и OE-B (выв. 32) разрешает прохождение данных с регистра-«защелки» на выходные каскады микросхемы, а высокий запирает выходные каскады.

Как известно, наибольшее потребление тока от источника питания в любой переключающей схеме происходит при переходных процессах в момент переключения. Для облегчения токового и теплового режимов микросхемы при одновременном включении всех светодиодов, а также для уменьшения уровня пульсаций предусмотрена поканальная задержка (Gradual delay) включения светодиодов, которая не заметна на глаз. Она осуществляется подачей на вход DG (выв. 9) уровня лог. «0». Время задержки включения выходных каскадов приведено в таблице 6.

Таблица 6. Задержка включения светодиодов по перепадам лог. 0 — лог. 1 на входах разрешения в зависимости от логического уровня на входе постепенной задержки (Gradual delay)

Логический уровень на входе GD

Задержка срабатывания (нс) по перепадам лог. «0» — лог. «1» на входах OExx

R1, G1, B1

R2, G2, B2

R3, G3, B3

R4, G4, B4

R5, G5, B5

R6, G6, B6

R7, G7, B7

R8, G8, B8

Сигнал данных микросхемы STP24DP05 (входной и выходной на выв. 2 и 35) содержит поток RGB-сигналов, чередующийся с тактовой частотой, последовательность которых задается логическими уровнями на входах DF0 и DF1 (см. таблицу 7).

Таблица 7. Установка последовательности сигналов R,G и B в коде входного и выходного сигналов

Переключение из рабочего режима в режим определения ошибки осуществляется подачей низкого потенциала на вход DM (выв. 5) или более 1 мкс на вход OE-RDM (выв. 34). После чего в течение 24-х тактов на выходную шину данных поступает код ошибки.

Интерфейс микросхемы STP24DP05 имеет два флага: TF (выв. 29) — флаг превышения температуры и EF (выв. 8) — флаг ошибки. Оба этих выхода выполнены по схеме с открытым стоком, поэтому между каждым из этих выводов и источником питания подключается подтягивающий резистор 10 кОм. При наступлении аварийной ситуации внутренний ключ микросхемы замыкает соответствующий вывод (29 или 8) на «землю». Полученный таким образом уровень лог. «0» сигнализирует внешнему контроллеру об аварии. Если вместо подтягивающих резисторов к выходам подключить светодиоды (через ограничивающие резисторы), то реализуется визуальная индикация аварийной ситуации.

Счетверенный драйвер RGB-светодиодов с управлением по шине I2C LP55281 (National Semiconductor)

Микросхема LP55281 — это специализированный драйвер RGB-подсветки малогабаритных жидко-кристаллических дисплеев. Она обеспечивает раздельную регулировку яркости свечения и цветового оттенка для каждого из четырех RGB-светодиодов от внешнего контроллера по стандартному последовательному интерфейсу I 2 C или SPI. Основное применение микросхемы LP55281 — это сотовые телефоны, коммуникаторы и МР3-плееры.

LP55281 содержит четыре ШИМ канала для управления яркостью и цветом свечения RGB-светодиодов, аудиоканал синхронизации для фонового светодиода, а также встроенный повышающий преобразователь напряжения, интерфейсы I 2 C и SPI. Кроме того, LP55281 обеспечивает через последовательный интерфейс тестирование обрыва светодиодов. Основные параметры микросхемы приведены в таблице 8.

Таблица 8. Основные параметры микросхемы LP55281

Параметр

Значение

Напряжение питания

Количество линий управления

Включение светодиодов

Параллельное

Отклонение значения выходного тока соседних каналов

Максимальное выходное напряжение

Тип повышающего преобразователя

Индуктивный

Выходное напряжение преобразователя

Регулируемое

КПД преобразователя

Ток потребления

Рабочая частота преобразователя

Способ регулирования

Максимальный ток светодиодов (общий)

Диапазон рабочих температур

Микросхема изготавливается в миниатюрных корпусах MicroSMD размером 3x3x0,6 мм и Micro SMDxt (3x3x0,65 мм) с 36-ю шаровыми выводами с шагом 0,5 мм. Расположение выводов микросхемы LP55281 показано на рис. 8, а назначение выводов сведено в таблицу 9.

Рис. 8. Расположение выводов микросхемы LP55281

Таблица 9. Назначение выводов микросхемы LP55281

№ вывода

Обозначение

Назначение

Выход ключа DC/DC-преобразователя на дроссель

Вход обратной связи DC/DC-преобразователя

Выход на синий светодиод 3

Выход на светодиод R1

Выход на светодиод G1

Выход на светодиод B1

Выход на светодиод R3

Выход на светодиод G3

Выбор ведомой МС (SPI) или линия (вход/выход) данных шины I 2 C

Вход от резистора установки тока смещения RGB-драйверов

Вход аудиосинхронизации 2

Последовательный вход шины SPI или вход выбора адреса по шине I 2 C

Выход последовательного кода данных шины SPI

Выход на красный (R) светодиод R2

Вход асинхронного сброса (активный уровень — низкий)

Выход на красный (R) светодиод R4

Напряжение питания

Напряжение питания для входных и выходных каскадов

Вход тактовых импульсов для интерфейсов SPI и I2C

Выход на светодиод G2

Выход на светодиод аудиосинхронизации

Выход на светодиод G4

Вход сигнала аудиосинхронизации 1

Резистор, задающий частоту генератора

Вход выбора интерфейса (лог. «1» — SPI, лог. «0» — I 2 C)

Выход на светодиод B2

Выход на светодиод B4

«Земля» аналоговой части

Выход опорного напряжения

Выход внутреннего источника питания аналоговой части 2,8 В

Вход напряжения питания

Функциональную схема и схема включения микросхемы LP55281 приведена на рис. 9.

Рис. 9. Функциональная схема и схема включения микросхемы LP55281

Микросхема содержит повышающий (boost) преобразователь со встроенным выходным ключом на MOSFET-транзисторе, который может работать на частоте преобразования до 2 МГц. Внешний дроссель LBOOST для этой частоты преобразования должен иметь индуктивность 4,7 мкГн, а для частоты преобразования 1 МГц — вдвое больше (приблизительно 10 мкГн). В качестве импульсного выпрямителя должен использоваться внешний диод D1 с малым прямым падением напряжения (подходят диоды Шоттки с пиковым током не менее 1 А). Выходное напряжение преобразователя устанавливается по умолчанию 5 В, но его можно программно изменять по шине управления от 4 до 5,3 В с шагом 0,15 В.

Микросхема, а, следовательно и светодиоды, управляются внешним контроллером. Совсем не обязательно, чтобы это управление осуществлялось по всем семи проводникам, как это показано на рис. 9. Так, например, вход выбора интерфейса IF_SEL (выв. 2B) может быть подключен напрямую на «землю» или на плюс источника питания. В первом случае включается интерфейс шины I 2 C, а во втором — SPI. В любом варианте микросхема LP55281 используется как ведомое устройство. Как известно, интерфейс шины I 2 C двухпроводной (тактовая линия SCL и линия данных SDA), а интерфейс шины SPI четырехпроводной (SS — вход выбора ведомой микросхемы, SCK — вход тактовых импульсов, SI — вход данных и SO — выход данных).

При использовании в устройстве шины I 2 C останется не подключенным выход SO (выв. 4B).

При этом вход SI/A0 (выв. 4С) можно подключать к «земле», выбрав этим адрес микросхемы 4Ch, а можно к плюсу источника питания, что обеспечивает выбор адреса 4Dh.

Выходные каскады, которые представляют собой регулируемые ШИМ стабилизаторы (источники или генераторы)тока, к выходам которых, кроме светодиодов, подключен мультиплексор. Он, в моменты запирания выходных каскадов, обеспечивает поочередную, периодическую коммутацию на вход АЦП уровней сигналов с выходов микросхемы.

При нормальной работе эти уровни высокие, а в случае обрыва одного из светодиодов или пробое выходного каскада напряжение на выходе мультиплексора понизится, что скажет о неисправности. Напряжение с выхода мультиплексора оцифровывается в АЦП и через управляющую шину (I 2 C или SPI) поступает на внешний контроллер.

В микросхему LP55281 встроен канал, который называют каналом аудиосинхронизации. Он используется в сотовых телефонах, МР3-плеерах и т.п. как канал «цветомузыки», обеспечивая мигание светодиодов в такт с рингтоном или проигрываемой мелодией. Этот канал имеет два входа (выв. 2D и 4D), на которые подают сигналы или стереосигнал, размахом до 1,6 В. Они микшируются, а затем суммарный сигнал оцифровывается, проходит схему АРУ и цифровой пиковый детектор. После этого происходит обратное преобразование цифрового сигнала в аналоговый. Полученный аналоговый сигнал управляет выходным каскадом (источником тока), а значит, и яркостью свечения фонового светодиода.

Литература и интернет-источники

1. www.MonolithicPower.com — сайт фирмы Monolithic Power Systems.

2. STMicroelectronics. STP24DP05. 24-bit constant current LED sink driver with output error detection. First release . 2008.

3. www.st.com — сайт фирмы STMicroelectronics.

4. National Semiconductor. LP55281. Quad RGB Driver. General Description. June 2007.

5. www.national.com — сайт фирмы National Semiconductor Corporation.

5 простых схем светодиодных драйверов мощностью 1 Вт

1) Маленький светодиодный драйвер SMPS мощностью 1 Вт

В первом варианте, который является наиболее рекомендуемым, мы изучаем схему драйвера светодиода SMPS, которая может использоваться для управления светодиодами высокой мощности мощностью от 1 до 12 Вт. Его можно подключать напрямую к любой домашней розетке переменного тока 220 В или 120 В переменного тока.



Вступление

Первая конструкция объясняет конструкцию небольшого неизолированного понижающего преобразователя SMPS (неизолированная точка нагрузки), которая является очень точной, безопасной и простой в сборке схемой. Узнаем подробности.

Основные особенности

Предлагаемая схема драйвера светодиода smps чрезвычайно универсальна и особенно подходит для управления светодиодами высокой мощности.


Однако будучи неизолированная топология не обеспечивает защиту от поражения электрическим током на стороне светодиода цепи.

Помимо вышеуказанного недостатка, схема безупречна и практически защищен от всех возможных опасностей, связанных с скачками напряжения в сети.


Хотя неизолированная конфигурация может выглядеть несколько нежелательной, она избавляет конструктора от наматывания сложных первичных / вторичных секций на сердечники E, поскольку трансформатор здесь заменен парой простых ферритовых дросселей барабанного типа.

Основным компонентом здесь, отвечающим за выполнение всех функций, является микросхема VIPer22A от ST microelectronics, которая была специально разработана для таких небольшой бестрансформаторный компактный светодиодный драйвер мощностью 1 Вт Приложения.

Принципиальная электрическая схема

Изображение предоставлено: © STMicroelectronics — Все права защищены

Схема работы

Функционирование схемы этого драйвера светодиода мощностью от 1 до 12 Вт можно понять, как показано ниже:

Входная сеть 220 В или 120 В переменного тока является полуволновым выпрямителем D1 и C1.

C1 вместе с катушкой индуктивности L0 и C2 составляют сеть круговых фильтров для подавления электромагнитных помех.

Желательно заменить D1 двумя последовательно включенными диодами для выдерживания скачков напряжения 2 кВ, генерируемых C1 и C2.

R10 обеспечивает определенный уровень защиты от перенапряжения и действует как предохранитель во время катастрофических ситуаций.

Как видно на приведенной выше принципиальной схеме, напряжение на C2 подается на внутренний сток МОП-транзистора IC на контактах 5–8.

Встроенный источник постоянного тока микросхемы VIPer подает ток 1 мА на вывод 4 микросхемы, который также является выводом Vdd микросхемы.

При напряжении около 14,5 В при напряжении Vdd источники тока отключаются и переводят схему ИС в колебательный режим или инициируют пульсации ИС.

Компоненты Dz, C4 и D8 становятся схемой регулирования цепи, где D8 заряжает C4 до пикового напряжения в период свободного вращения и когда D5 смещен в прямом направлении.

Во время вышеупомянутых действий источник или опорный сигнал ИС устанавливается примерно на 1 В под землей.

Для получения исчерпывающей информации о деталях схемы драйвера светодиода мощностью от 1 до 12 Вт, пожалуйста, просмотрите следующую таблицу данных в формате pdf от ST microelectronics.

ДАЕТ ТАБЛИЦА

2) Использование бестрансформаторного емкостного источника питания

Следующий 1-ваттный светодиодный драйвер, описанный ниже, показывает, как собрать несколько простых устройств с питанием от 220 В или 110 В. Схема драйвера светодиода мощностью 1 Вт, это обойдется вам не дороже 1/2 доллара, не считая, конечно, светодиода.

Я уже обсуждал емкостный тип питания в паре столбов, как в схеме светодиодной трубки и в схеме бестрансформаторного источника питания, настоящая схема также использует ту же концепцию для управления предложенным 1-ваттным светодиодом.

Схема работы

На принципиальной схеме мы видим очень простую схему емкостного источника питания для питания светодиода мощностью 1 Вт, что можно понять по следующим пунктам.

Конденсатор 1 мкФ / 400 В на входе образует сердце схемы и функционирует как основной ограничитель тока схемы. Функция ограничения тока гарантирует, что напряжение, подаваемое на светодиод, никогда не превышает требуемый безопасный уровень.

Однако у высоковольтных конденсаторов есть одна серьезная проблема: они не ограничивают и не могут препятствовать первоначальному включению сетевого питания в мгновение ока, что может быть фатальным для любых электронных схем. Светодиоды не являются исключением.
Добавление резистора на 56 Ом на входе помогает принять некоторые меры по предотвращению повреждений, но все же он сам по себе не может обеспечить полную защиту задействованной электроники.

MOV, безусловно, подойдет, а как насчет термистора? Да, термистор тоже был бы желанным предложением.
Но это относительно более дорогостоящая сторона, и мы обсуждаем дешевую версию предлагаемой конструкции, поэтому мы хотели бы исключить все, что пересекало бы отметку доллара в отношении общей стоимости.

Поэтому я подумал об инновационном способе замены MOV обычной дешевой альтернативой.

Какова функция MOV

Он предназначен для того, чтобы направить начальный всплеск высокого напряжения / тока на землю, чтобы он был заземлен до достижения светодиода в этом случае.

Разве высоковольтный конденсатор не будет выполнять ту же функцию, если он подключен к самому светодиоду. Да, он наверняка будет работать так же, как MOV.

На рисунке показана установка еще одного высоковольтного конденсатора непосредственно через светодиод, который поглощает мгновенный приток скачка напряжения во время включения питания, он делает это во время зарядки и, таким образом, быстро опускает почти все начальное напряжение, вызывая все сомнения, связанные с Емкостный тип блока питания отчетливо понятен.

Конечным результатом, показанным на рисунке, является чистая, безопасная, простая и недорогая схема драйвера светодиода мощностью 1 Вт, которую может построить прямо дома любой любитель электроники и использовать для личных удовольствий и полезности.

ВНИМАНИЕ: ПОКАЗАННАЯ НИЖЕ ЦЕПЬ НЕ ИЗОЛИРОВАНА ОТ СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, ПОЭТОМУ ЧРЕЗВЫЧАЙНО ОПАСНО ПРИКАСАТЬСЯ В ПОЛОЖЕНИИ ПИТАНИЯ.

Принципиальная электрическая схема

ПРИМЕЧАНИЕ. Светодиод на приведенной выше схеме — 12 В 1 Вт. как показано ниже:

В показанной выше простой схеме драйвера светодиода мощностью 1 Вт два конденсатора 4,7 мкФ / 250 вместе с резисторами 10 Ом образуют своего рода «прерыватель скорости» в цепи, этот подход помогает остановить первоначальный броск скачка включения, который, в свою очередь, помогает защитить светодиод от повреждения.

Эту функцию можно заменить NTC, которые популярны благодаря своим функциям подавления скачков напряжения.

Этот усовершенствованный способ решения проблемы начального броска скачка напряжения может заключаться в подключении термистора NTC последовательно с цепью или нагрузкой.

Пожалуйста, ознакомьтесь со следующей ссылкой, чтобы узнать, как включить термистор NTC в предлагаемую схему драйвера светодиода мощностью 1 Вт.

Вышеупомянутая схема может быть изменена следующим образом, однако свет может быть немного скомпрометирован.

Хороший способ решения проблемы начального броска скачка напряжения — это подключение термистора NTC последовательно к цепи или нагрузке.

Пожалуйста, ознакомьтесь со следующей ссылкой, чтобы узнать, как включить термистор NTC в предлагаемую схему драйвера светодиода мощностью 1 Вт.

https://homemade-circuits.com/2013/02/using-ntc-resistor-as-surge-suppressor.html

3) Стабилизированный светодиодный драйвер мощностью 1 Вт с емкостным источником питания

Как можно видеть, на выходе используются 6 NO диодов 1N4007 в их прямом смещенном режиме. Поскольку каждый диод будет производить падение на 0,6 В на самом себе, 6 диодов будут создавать общее падение 3,6 В, что является как раз правильным значением напряжения для светодиода.

Это также означает, что диоды будут шунтировать остальную мощность от источника на землю, и, таким образом, поддерживать питание светодиода идеально стабилизированным и безопасным.

Еще одна схема стабилизированного емкостного драйвера мощностью 1 Вт

Следующая конструкция, управляемая полевым МОП-транзистором, вероятно, является лучшей универсальной схемой драйвера светодиода, которая гарантирует 100% защиту светодиода от всех типов опасных ситуаций, таких как внезапное перенапряжение, перегрузка по току или импульсный ток.

Светодиод мощностью 1 Вт, подключенный к указанной выше схеме, будет способен производить около 60 люменов силы света, что эквивалентно лампе накаливания мощностью 5 Вт.

Образцы изображений

Вышеупомянутая схема может быть изменена следующим образом, однако свет может быть немного скомпрометирован.

4) Схема драйвера светодиода мощностью 1 Вт с батареей 6 В

Как можно увидеть на четвертой диаграмме, в этой концепции практически не используется какая-либо схема или, скорее, она не включает в себя какой-либо высокопроизводительный активный компонент для требуемой реализации управления светодиодом мощностью 1 Вт.

Единственные активные устройства, которые были использованы в предлагаемой простейшей схеме драйвера светодиода мощностью 1 Вт, — это несколько диодов и механический переключатель.

Первоначальные 6 вольт от заряженной батареи падают до необходимого предела 3,5 вольт, удерживая все диоды последовательно или на пути напряжения питания светодиода.

Поскольку на каждый диод падает 0,6 вольт, все четыре вместе позволяют только 3,5 вольт достигать светодиода, зажигая его безопасно, но ярко.

Когда свечение светодиода падает, каждый диод затем отключается с помощью переключателя, чтобы восстановить яркость светодиода.

Использование диодов для понижения уровня напряжения на светодиодах гарантирует, что процедура не рассеивает тепло и, следовательно, становится очень эффективной по сравнению с резистором, который в противном случае рассеивал бы много тепла в процессе.

5) Освещение светодиода мощностью 1 Вт с помощью элемента AAA 1,5 В

В 5-м варианте давайте узнаем, как зажечь светодиод мощностью 1 Вт с помощью элемента 1,5 AAA в течение разумного времени.Схема, очевидно, основана на технологии повышающего драйвера, иначе управлять такой огромной нагрузкой с таким минимальным источником невозможно.

Светодиод мощностью 1 Вт является относительно большим по сравнению с источником питания AAA 1,5 В.

Для светодиода мощностью 1 Вт требуется питание не менее 3 В, что вдвое превышает номинал элемента, указанный выше.

Во-вторых, для работы светодиода мощностью 1 Вт потребуется от 20 до 350 мА тока, при этом 100 мА — это приличный ток для управления этими легкими машинами.

Поэтому использование элемента-фонарика AAA для вышеуказанной операции выглядит очень отдаленным и не может быть предметом обсуждения.

Однако обсуждаемая здесь схема доказывает, что мы все ошибаемся, и успешно управляет светодиодом мощностью 1 Вт без особых сложностей.

СПАСИБО ZETEX за предоставленную нам эту замечательную маленькую микросхему ZXSC310, для которой требуется всего несколько обычных пассивных компонентов, чтобы сделать это возможным.

Схема работы

На схеме показана довольно простая конфигурация, которая в основном представляет собой установку повышающего преобразователя.

Входной постоянный ток 1,5 В обрабатывается ИС для генерации высокочастотного выходного сигнала.

Частота переключается транзистором и диодом Шоттки через катушку индуктивности.

Быстрое переключение катушки индуктивности обеспечивает необходимое повышение напряжения, которое становится подходящим для питания подключенного светодиода мощностью 1 Вт.


Здесь во время завершения каждой частоты эквивалентная запасенная энергия внутри индуктора перекачивается обратно в светодиод, генерируя необходимое повышение напряжения, которое поддерживает светодиод светящимся в течение долгих часов даже при таком маленьком источнике, как ячейка на 1,5 В.

Образ прототипа

1 Вт солнечный светодиодный драйвер

Это школьный выставочный проект, который может быть использован детьми, чтобы показать, как солнечная энергия может быть использована для освещения светодиода мощностью 1 Вт.

Идея была предложена г-ном Ганешем, как показано ниже:

Привет, Свагатам, я наткнулся на ваш сайт и считаю вашу работу очень вдохновляющей. В настоящее время я работаю по программе естественных наук, технологий, инженерии и математики (STEM) для студентов 4-5 курсов в Австралии. Проект направлен на повышение интереса детей к науке и ее связи с реальными приложениями.

Программа также привносит сочувствие в процесс инженерного проектирования, когда молодые учащиеся знакомятся с реальным проектом (контекстом) и взаимодействуют со своими одноклассниками для решения мирской проблемы. В течение следующих трех лет мы сосредоточены на ознакомлении детей с наукой об электричестве и практическим применением электротехники. Введение в то, как инженеры решают проблемы реального мира на благо общества.

В настоящее время я работаю над онлайн-контентом для программы, которая будет ориентирована на молодых учащихся (4-6 классы), изучающих основы электричества, в частности, возобновляемых источников энергии, в данном случае солнечной энергии. Посредством программы самостоятельного обучения дети узнают и исследуют электричество и энергию по мере того, как они знакомятся с реальным проектом, т.е. с освещением детей, проживающих в лагерях беженцев по всему миру. По завершении пятинедельной программы дети объединяются в группы для создания солнечных фонарей, которые затем отправляются детям из неблагополучных семей по всему миру.

Как некоммерческий образовательный фонд, мы ищем вашу помощь в разработке простой принципиальной схемы, которую можно было бы использовать для создания солнечного светильника мощностью 1 Вт в качестве практического занятия в классе. Мы также закупили у производителя 800 комплектов солнечного света, которые дети собирают, однако нам нужен кто-то, чтобы упростить принципиальную схему этих комплектов освещения, которые будут использоваться для простых уроков по электричеству, схемам и расчету мощности. вольт, ток и преобразование солнечной энергии в электрическую.

Я с нетерпением жду вашего ответа и продолжаю вашу вдохновляющую работу.

Схема проектирования

Когда требуется простой, но безопасный контроллер солнечной энергии, мы неизбежно выбираем широко распространенную микросхему IC LM317. Здесь мы также используем такое же недорогое устройство для реализации предлагаемой светодиодной лампы мощностью 1 Вт с использованием солнечной батареи.

Полную схему можно увидеть ниже:

Быстрый осмотр показывает, что при наличии контроля тока регулировкой напряжения можно пренебречь. Вот упрощенная версия вышеупомянутой концепции, использующая только ограничитель тока схема.

Предыдущая статья: Описание выводов IC 7805, 7812, 7824 Следующая статья: Самодельная схема инвертора мощности 2000 ВА

5 Простые схемы драйвера светодиодов мощностью 1 Вт

1) Небольшой драйвер светодиодов SMPS мощностью 1 Вт

Светодиод мощностью от 1 Вт до 12 Вт. Он может напрямую питаться от любой домашней сети переменного тока 220 В или 120 В переменного тока.

Введение

Первый проект объясняет конструкцию небольшого неизолированного понижающего преобразователя SMPS (неизолированная точка нагрузки), которая является очень точной, безопасной и простой в сборке схемой.Давайте узнаем подробности.


Вы также можете узнать Как проектировать схемы драйверов светодиодов


Основные характеристики

Предлагаемая схема драйвера светодиодов smps чрезвычайно универсальна и особенно подходит для управления светодиодами высокой мощности.

Однако неизолированная топология не обеспечивает защиты от поражения электрическим током на стороне светодиодов цепи.

Помимо вышеуказанного недостатка, схема безупречна и практически защищена от всех возможных опасностей, связанных с скачками напряжения в сети.

Хотя неизолированная конфигурация может показаться несколько нежелательной, она избавляет конструктора от необходимости наматывать сложные первичные/вторичные секции на Е-сердечниках, поскольку трансформатор здесь заменен парой простых ферритовых дросселей барабанного типа.

Основным компонентом, отвечающим за выполнение всех функций, является микросхема VIPer22A от ST microelectronics, которая была специально разработана для таких небольших бестрансформаторных компактных драйверов светодиодов мощностью 1 Вт.

Принципиальная схема

Изображение предоставлено: © STMicroelectronics — Все права защищены полуволновое выпрямление D1 и C1.

C1 вместе с катушками индуктивности L0 и C2 составляют сеть круговых фильтров для подавления электромагнитных помех.

D1 желательно заменить двумя диодами, включенными последовательно, чтобы поддерживать всплески 2 кВ, генерируемые C1 и C2.

R10 обеспечивает определенный уровень защиты от перенапряжений и действует как предохранитель в случае катастрофических ситуаций.

Как видно из приведенной выше принципиальной схемы, напряжение на C2 подается на внутренний сток полевого МОП-транзистора микросхемы на контактах 5–8.

Встроенный источник постоянного тока микросхемы VIPer подает ток 1 мА на контакт 4 микросхемы, который также является контактом Vdd микросхемы.

При напряжении около 14,5 В на Vdd источники тока отключаются и переводят схему ИС в колебательный режим или инициируют пульсацию ИС.

Компоненты Dz, C4 и D8 становятся цепью регулирования цепи, где D8 заряжает C4 до пикового напряжения в период свободного хода и когда D5 смещен в прямом направлении.

Во время вышеперечисленных действий источник или опорный сигнал ИС устанавливается примерно на 1 В ниже уровня земли.

Подробную информацию о деталях схемы драйвера светодиодов мощностью от 1 до 12 Вт см. в следующем техническом описании в формате pdf от ST microelectronics.

DA TASHHEET

2) Использование бестрансформаторного емкостного источника питания

Следующий 1-ваттный светодиодный драйвер, описанный ниже, показывает, как построить несколько простых 1-ваттных схем драйвера светодиодов, работающих на 220 В или 110 В, которые не будут стоить вам ничего. больше 1/2 доллара, за исключением светодиода, конечно.

Я уже обсуждал емкостной тип источника питания в нескольких постах, например, в схеме светодиодной трубки и в схеме бестрансформаторного источника питания, в настоящей схеме также используется та же концепция для управления предлагаемым светодиодом мощностью 1 Вт.

Работа схемы

На принципиальной схеме мы видим очень простую схему емкостного источника питания для управления светодиодом мощностью 1 Вт, которую можно понять по следующим пунктам.

Конденсатор 1 мкФ/400 В на входе образует сердцевину схемы и выполняет функции основного ограничителя тока в цепи. Функция ограничения тока гарантирует, что напряжение, подаваемое на светодиод, никогда не превысит требуемый безопасный уровень.

Однако у высоковольтных конденсаторов есть одна серьезная проблема, они не ограничивают и не способны препятствовать первоначальному включению сетевого питания в бросках, которые могут быть фатальными для любой электронной схемы. Светодиоды не являются исключением.
Добавление резистора 56 Ом на входе помогает ввести некоторые меры защиты от повреждений, но само по себе оно не может обеспечить полную защиту задействованной электроники.

Металлооксидный варистор определенно подойдет, а как насчет термистора? Да, термистор также был бы желанным предложением.
Но они относительно более дорогие, и мы обсуждаем дешевую версию предлагаемого дизайна, поэтому мы хотели бы исключить из общей стоимости все, что превышает долларовую отметку.

Так что я придумал инновационный способ замены MOV на обычную дешевую альтернативу.

Какова функция MOV

Он заключается в том, чтобы поглотить первоначальный всплеск высокого напряжения/тока на землю, чтобы в данном случае он был заземлен до того, как достигнет светодиода.

Разве высоковольтный конденсатор не выполняет ту же функцию, если он подключен к самому светодиоду. Да, это, безусловно, будет работать так же, как MOV.

На рисунке показано подключение еще одного высоковольтного конденсатора непосредственно через светодиод, который поглощает мгновенный приток скачка напряжения при включении питания, он делает это во время зарядки и, таким образом, поглощает почти все начальное напряжение в броске, вызывая все сомнения связанные с емкостным типом питания отчетливо видны.

Конечным результатом, как показано на рисунке, является чистая, безопасная, простая и недорогая схема драйвера светодиодов мощностью 1 Вт, которую может собрать любой любитель электроники прямо дома и использовать для личных удовольствий и полезности.

ВНИМАНИЕ: ЦЕПЬ, ПОКАЗАННАЯ НИЖЕ, НЕ ИЗОЛИРОВАНА ОТ СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, ПОЭТОМУ К ней ОЧЕНЬ ОПАСНО ПРИКАСАТЬСЯ В ПОЛОЖЕНИИ ПОД НАПРЯЖЕНИЕМ.

 Схема цепи

ПРИМЕЧАНИЕ. Светодиод на приведенной выше схеме представляет собой 12 В 1 Вт , как показано ниже:

В приведенной выше простой схеме драйвера светодиода мощностью 1 Вт два 4.Конденсаторы 7 мкФ / 250 вместе с резисторами 10 Ом образуют своего рода «прерыватель скорости» в цепи, этот подход помогает остановить первоначальный бросок напряжения при включении, что, в свою очередь, помогает защитить светодиод от повреждения.

Эту функцию можно заменить на NTC, которые популярны благодаря своим функциям подавления перенапряжений.

Усовершенствованный способ решения проблемы начального пускового импульса может заключаться в подключении термистора NTC последовательно с цепью или нагрузкой.

Пожалуйста, перейдите по следующей ссылке, чтобы узнать, как включить термистор NTC в предлагаемую схему драйвера светодиода мощностью 1 Вт.

Хорошим способом решения проблемы начального пускового импульса является подключение термистора NTC последовательно с цепью или нагрузкой.

Пожалуйста, перейдите по следующей ссылке, чтобы узнать, как включить термистор NTC в предлагаемую схему драйвера светодиода мощностью 1 Вт

https://www.homemade-circuits.com/2013/02/using-ntc-resistor-as-

3) Стабилизированный драйвер светодиодов мощностью 1 Вт с использованием емкостного источника питания

Как видно, на выходе используются 6 диодов 1N4007 в режиме прямого смещения.Поскольку каждый диод будет давать падение 0,6 В на себе, 6 диодов создадут общее падение 3,6 В, что является правильным значением напряжения для светодиода.

Это также означает, что диоды будут шунтировать остальную часть питания от источника на землю, и, таким образом, обеспечивать идеально стабилизированное и безопасное питание для светодиода.

Другая схема стабилизированного емкостного драйвера мощностью 1 Вт

Следующая конструкция, управляемая полевым МОП-транзистором, вероятно, является лучшей универсальной схемой драйвера светодиодов, которая гарантирует 100% защиту светодиода от всех типов опасных ситуаций, таких как внезапные перенапряжения и перегрузки по току. или импульсный ток.

Светодиод мощностью 1 Вт, подключенный к приведенной выше схеме, сможет производить около 60 люменов интенсивности света, что эквивалентно лампе накаливания мощностью 5 Вт.

 Изображения прототипа

Вышеприведенная схема может быть изменена следующим образом, однако свет может быть немного нарушен.

4) Схема драйвера светодиода мощностью 1 Вт с использованием батареи 6 В

Как видно на четвертой диаграмме, в этой концепции почти не используется какая-либо схема или, скорее, не используется какой-либо высокотехнологичный активный компонент для требуемой реализации управления мощностью 1 Вт. ВЕЛ.

Единственными активными устройствами, которые использовались в предлагаемой простейшей схеме драйвера светодиодов мощностью 1 Вт, являются несколько диодов и механический переключатель.

Начальные 6 вольт от заряженной батареи снижаются до требуемого предела в 3,5 вольта за счет включения всех диодов последовательно или на пути напряжения питания светодиода.

Поскольку на каждом диоде падает напряжение 0,6 вольта, все четыре вместе пропускают только 3,5 вольта к светодиоду, освещая его безопасно, но ярко.

Когда яркость светодиода падает, каждый диод последовательно шунтируется с помощью переключателя, чтобы восстановить яркость светодиода.

Использование диодов для снижения уровня напряжения на светодиодах гарантирует, что процедура не рассеивает тепло и, следовательно, становится очень эффективной по сравнению с резистором, который в противном случае рассеивал бы много тепла в процессе.

5) Подсветка 1-ваттного светодиода с помощью 1,5-вольтовой ячейки AAA

В 5-м проекте давайте узнаем, как освещать 1-ваттный светодиод с помощью 1,5-вольтовой ячейки AAA в течение разумного периода времени. Схема, очевидно, основана на технологии повышающего драйвера. , в противном случае управлять такой огромной нагрузкой с таким минимальным источником невозможно вообразить.

Светодиод мощностью 1 Вт относительно велик по сравнению с источником питания 1,5 В типа AAA.

Для светодиода мощностью 1 Вт требуется минимум 3 вольта питания, что в два раза превышает номинал ячейки.

Во-вторых, для работы светодиода мощностью 1 Вт требуется от 20 до 350 мА тока, при этом 100 мА — вполне приемлемый ток для питания этих световых машин.

Таким образом, использование пальчикового фонарика AAA для вышеуказанной операции выглядит очень отдаленным и невозможным.

Тем не менее, обсуждаемая здесь схема доказывает, что все мы ошибались, и успешно управляет 1-ваттным светодиодом без особых осложнений.

БЛАГОДАРИМ ZETEX за предоставленную нам замечательную маленькую микросхему ZXSC310, для реализации которой требуется всего несколько обычных пассивных компонентов.

Работа схемы

На схеме показана довольно простая конфигурация, которая в основном представляет собой настройку повышающего преобразователя.

Входной постоянный ток 1,5 В обрабатывается микросхемой для создания высокочастотного выходного сигнала.

Частота переключается транзистором и диодом Шоттки через дроссель.

Быстрое переключение катушки индуктивности обеспечивает необходимое повышение напряжения, которое становится как раз подходящим для питания подключенного светодиода мощностью 1 Вт.


Здесь, во время завершения каждой частоты, эквивалентная энергия, накопленная внутри катушки индуктивности, перекачивается обратно в светодиод, создавая необходимое повышение напряжения, которое поддерживает свечение светодиода в течение долгих часов даже с источником всего 1,5 вольта. клетка.

Изображение прототипа

Драйвер светодиода мощностью 1 Вт на солнечной батарее

Это школьный выставочный проект, который дети могут использовать для демонстрации того, как солнечная энергия может использоваться для освещения светодиода мощностью 1 Вт.

Идея была предложена г-ном Ганешем, как указано ниже:

Привет, Свагатам, я наткнулся на ваш сайт и нашел вашу работу очень вдохновляющей. В настоящее время я работаю над программой «Наука, технологии, инженерия и математика» (STEM) для учащихся 4-5 классов в Австралии. Проект направлен на повышение интереса детей к науке и тому, как она связана с реальными приложениями.

Программа также привносит эмпатию в процесс инженерного проектирования, когда молодые учащиеся знакомятся с реальным проектом (контекстом) и взаимодействуют со своими одноклассниками для решения мирской проблемы.В течение следующих трех лет мы сосредоточимся на том, чтобы познакомить детей с наукой об электричестве и реальным применением электротехники. Введение в то, как инженеры решают проблемы реального мира на благо общества.

В настоящее время я работаю над онлайн-контентом для программы, которая будет ориентирована на младших школьников (4-6 классы), изучающих основы электричества, в частности, возобновляемых источников энергии, в данном случае солнечной. В рамках программы самостоятельного обучения дети узнают и исследуют электричество и энергию, поскольку они знакомятся с реальным проектом, т.е.е. обеспечение освещением детей, укрытых в лагерях беженцев по всему миру. По завершении пятинедельной программы дети объединяются в команды для сборки солнечных фонарей, которые затем отправляются детям из неблагополучных семей по всему миру.

В качестве некоммерческого образовательного фонда мы просим вашей помощи в составлении простой принципиальной схемы, которая может быть использована для создания солнечной лампы мощностью 1 Вт в качестве практического занятия в классе. Мы также закупили у производителя 800 комплектов солнечного света, которые дети будут собирать, однако нам нужен кто-то, кто упростит принципиальную схему этих комплектов света, которые будут использоваться для простых уроков по электричеству, цепям и расчету мощности, вольт, ток и преобразование солнечной энергии в электрическую энергию.

Я с нетерпением жду вашего ответа и продолжаю вашу вдохновляющую работу.

Схема

Всякий раз, когда требуется простой, но безопасный солнечный контроллер, мы неизбежно выбираем вездесущий IC LM317. Здесь тоже используем такое же недорогое устройство для реализации предлагаемой светодиодной лампы мощностью 1 Вт с использованием солнечной панели.

Полную схему можно увидеть ниже:

Беглый осмотр показывает, что при наличии контроля тока регулированием напряжения можно пренебречь.Вот упрощенная версия вышеупомянутой концепции, использующая только схему ограничения тока.

Бестрансформаторная схема драйвера светодиодов постоянного тока

В этом посте мы узнаем, как всего одна микросхема MBI6001 может использоваться в качестве бестрансформаторной схемы драйвера светодиодов постоянного тока для освещения цепи из множества последовательно соединенных светодиодов.

ИС серии MBI6001 предназначены для работы с сетевым входом переменного тока и преобразования его в выход постоянного тока с более низким напряжением, который можно использовать для управления группой последовательно соединенных светодиодов.

Микросхема оснащена импульсным токовым ШИМ-выходом, который позволяет устанавливать ток на точном уровне в соответствии с номиналом светодиодов.

ИС с маркировкой N1x предназначены для работы с входами 110 В переменного тока, а серия N2x — с входами 220 В.

Использование IC MBI6001

Что касается стандартной бестрансформаторной схемы драйвера светодиодов постоянного тока с использованием IC MBI6001, мы почти не видим никаких внешних компонентов, кроме нескольких резисторов.

Здесь резисторы R1, R2 и R3 помогают определить правильную настройку ШИМ для достижения предполагаемого постоянного тока на выходе микросхемы.

Значения резисторов рекомендованы производителем и могут использоваться в соответствии с данными инструкциями. Об этом мы поговорим в следующей части статьи.

Сколько светодиодов можно использовать на выходе.

Количество светодиодов, которое можно смело использовать на выходе этой ИМС, на самом деле не критично. Можно использовать любое количество светодиодов на показанных выходных контактах ИС, напряжение на последовательностях автоматически регулируется внутренней схемой ИС.

Однако максимальное комбинированное прямое напряжение подключенной серии светодиодов не может превышать значение входного переменного напряжения, в противном случае свет от светодиодов может уменьшиться и стать тусклым.

Выбор ограничения постоянного тока для светодиодов

Как объяснялось ранее, микросхема использует ШИМ для управления током светодиода, и это может быть установлено в соответствии с требованиями или максимальным безопасным пределом цепочки светодиодов.

Вышеупомянутое определяется различными резисторами, включенными снаружи в ИС, и реализуется либо за счет увеличения рабочего цикла ШИМ, либо за счет уменьшения рабочего цикла ШИМ.

Однако 90 мА является максимальным значением тока, которое может быть достигнуто с помощью этой ИС, что означает, что светодиоды высокой мощности не могут использоваться с этой бестрансформаторной схемой драйвера светодиодов постоянного тока.

Кроме того, при токе выше 23 мА микросхема может начать нагреваться, снижая общую эффективность схемы, поэтому при превышении этого предела микросхема должна быть заклеена куском алюминиевого радиатора для поддержания оптимального отклика.

Таблица характеристик светодиодов

В следующей таблице показаны значения R2, ​​которые могут быть выбраны пользователем в соответствии с предпочтительными характеристиками светодиодов.

Резистор R1 можно заменить резистором 1K и не очень критичен, хотя его назначение предназначено для точной настройки интенсивности подключенной светодиодной цепочки, поэтому его можно немного подправить для получения желаемой интенсивности от светодиодов.

R3 является необязательным и может быть просто опущен, его использование ограничено некоторыми дополнительными требованиями и может быть проигнорировано для общего применения, как описано выше.

Использование полевого МОП-транзистора

Если вы считаете, что вышеупомянутая микросхема устарела, вы можете попробовать следующую универсальную схему бестрансформаторного драйвера светодиодов постоянного напряжения и постоянного тока на основе полевого МОП-транзистора.

ПОЖАЛУЙСТА, УДАЛИТЕ C1 С УКАЗАННОГО ПОЗИЦИИ И ПОМЕСТИТЕ ЕГО ПЕРЕКРЕЗНО ВЫХОДНЫЕ КЛЕММЫ ЦЕПИ

Последовательная лампа может быть исключена, если ток нагрузки находится в пределах допустимой нагрузки МОП-транзистора.

R2 можно рассчитать по следующей формуле:

R2 = (напряжение питания после перемычки — общее прямое напряжение светодиода) / ток светодиода

В этом проекте мы разработали простую схему драйвера светодиодов на 230 В, которая может управлять светодиодами 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 проблемой 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 было бы 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

Принцип работы драйвера светодиодов 230 В

Основным принципом 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.

Схема драйвера светодиодов 230 В

Необходимые компоненты

  • 2.Полиэфирный пленочный конденсатор 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, 2.2 мкФ / 400 В X — Номинальный конденсатор подключен к сети. 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 построена 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.

Итак, для конденсатора 2,2 мкФ X C можно рассчитать следующим образом.

Итак, по закону Ома ток, который пропускает конденсатор, равен 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 дается

В МАКС. = В СКЗ 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, серийный резистор. Этот резистор будет ограничивать ток, протекающий через стабилитрон. При выборе последовательного резистора можно использовать следующую формулу.

Здесь V IN — входное напряжение стабилитрона, равное 305 В.

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

I L — это ток нагрузки, т. е. ток через светодиод, который равен 5 мА.

I Z — 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 стабилизированное 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 зафиксировать эту цепь дверным звонком для индикации.
Ограничения схемы драйвера светодиодов 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.

Основы: выборочные резисторы для светодиодов

Итак… вы просто хотите зажечь светодиод.Какой резистор следует использовать?

Может быть, вы знаете ответ, а может быть, все уже предполагают, что вы должны знать, как добраться до ответа. И в любом случае, это вопрос, который, как правило, порождает больше вопросов, прежде чем вы действительно сможете получить ответ: какой тип светодиода вы используете? Какой блок питания? Батарея? Плагин? Часть большей цепи? Ряд? Параллельно?

Игра со светодиодами должна быть веселой, и поиск ответов на эти вопросы на самом деле является частью веселья.Есть простая формула, которую вы используете для выяснения этого, закон Ома. Эта формула: В = I × R , где В — напряжение, I — ток, а R — сопротивление. Но как узнать, какие числа нужно подставить в эту формулу, чтобы получить правильное значение резистора?

Чтобы получить В в нашей формуле, нам нужно знать две вещи: напряжение нашего блока питания и напряжение наших светодиодов.

Давайте начнем с конкретного примера.Предположим, что мы используем держатель для батарей 2 × AA (как этот из нашего магазина), который обеспечит нас питанием 3 В (с двумя последовательно соединенными элементами AA по 1,5 В; мы суммируем напряжения), и мы будем планирую подключить желтый светодиод (как один из этих).

Светодиоды

имеют характеристику, называемую «прямое напряжение», которая часто указывается в спецификациях как Vf. Это прямое напряжение представляет собой величину напряжения, «теряемого» в светодиоде при работе с определенным эталонным током, обычно определяемым как около 20 миллиампер (мА), т.е.е., 0,020 ампер (А). Vf зависит в первую очередь от цвета светодиода, но на самом деле немного варьируется от светодиода к светодиоду, иногда даже в пределах одного комплекта светодиодов. Стандартные красные, оранжевые, желтые и желто-зеленые светодиоды имеют Vf около 1,8 В, а чисто зеленые, синие, белые и УФ-светодиоды имеют Vf около 3,3 В. Таким образом, падение напряжения на нашем желтом светодиоде будет около 1,8 В.

В в нашей формуле находится путем вычитания прямого напряжения светодиода из напряжения источника питания.

3 В (источник питания) – 1.8 В (падение напряжения светодиода) = 1,2 В

В этом случае у нас осталось 1,2 В, которые мы подставим в нашу формулу В = I × R .

Следующее, что нам нужно знать, это I , это ток, на который мы хотим управлять светодиодом. Светодиоды имеют максимальный номинальный непрерывный ток (в спецификациях часто указывается как If или Imax). Часто это около 25 или 30 мА. На самом деле это означает, что типичное значение тока, к которому нужно стремиться со стандартным светодиодом, составляет от 20 мА до 25 мА, что немного меньше максимального тока.

В сторону: Вы всегда можете дать светодиоду меньший ток . Работа светодиода с номинальным максимальным током обеспечивает максимальную яркость за счет рассеивания мощности (тепла) и срока службы батареи (конечно, если вы разряжаете батареи). Если вы хотите, чтобы ваши батареи работали в десять раз дольше, обычно вы можете просто выбрать ток, который составляет всего одну десятую от номинального максимального тока.

Итак, 25 мА — это «желаемый» ток — то, что мы надеемся получить при выборе резистора, а также I , которое мы включим в нашу формулу V  = I  × R  .

1,2 В = 25 мА × R

или перефразировано:

1,2 В / 25 мА = R

и когда мы решим это, мы получим:

1,2 В / 25 мА = 1,2 В / 0,025 А = 48 Ом

Где «48 Ω» означает 48 Ом. (Единицы таковы, что 1 В/1 А = 1 Ом; один вольт, деленный на один ампер, равен одному ому. Если вы имеете дело с током в мА, преобразуйте его в А, разделив на 1000.)

Наша версия формулы теперь выглядит так:

(напряжение источника питания — напряжение светодиода) / ток (в амперах) = требуемое значение резистора (в омах)

В итоге мы получаем сопротивление резистора 48 Ом.И это хорошее значение пускового резистора для использования с желтым светодиодом и источником 3 В.

Давайте на мгновение посмотрим на номиналы резисторов. Резисторы обычно доступны с такими номиналами, как 10 Ом, 12 Ом, 15 Ом, 18 Ом, 22 Ом, 27 Ом, 33 Ом, 39 Ом, 47 Ом, 51 Ом, 56 Ом, 68 Ом, 75 Ом и 82 Ом. (и их кратные, 510 Ом, 5,1 кОм, 51 кОм и т. д.) и (если вы не укажете более высокую точность при покупке) имеют значение допуска около ±5%.

Если вы много работаете над электроникой, у вас наверняка завалялась куча резисторов.Если вы только начинаете, возможно, вы захотите приобрести ассортимент, чтобы у вас было что-то под рукой. Резисторы также рассчитаны на различную мощность — резисторы, рассчитанные на большую мощность (больше ватт), способны безопасно рассеивать больше тепла, выделяемого в резисторе. Резисторы мощностью 1/4 Вт, вероятно, являются наиболее распространенными и, как правило, подходят для простых светодиодных схем, подобных тем, которые мы здесь рассматриваем. (Ранее мы уже обсуждали рассеивание мощности — учтите это, когда начнете выходить за рамки этих основ.)

Значение резистора, которое мы рассчитали выше, составляет 48 Ом, что не является одним из наших распространенных значений. Но это нормально, потому что мы будем использовать резистор с допуском ±5%, так что в любом случае это не обязательно будет точно такое значение. Чтобы быть в безопасности, мы обычно выбираем следующее большее значение, которое у нас есть; 51 Ом в этом примере.

Давайте подключим это:
Батарейный отсек 3 В, резистор 51 Ом и желтый светодиод.

Это хорошая маленькая светодиодная схема, но как мы можем сделать это с большим количеством светодиодов? Можем ли мы просто добавить еще один резистор и еще один светодиод? Ну да, в точку.Каждому светодиоду потребуется 25 мА, поэтому нам нужно выяснить, какой ток могут обеспечить наши батареи.

В стороне : Небольшое копание обнаруживает полезное техническое руководство (pdf) по щелочным батареям от Energizer. Получается, что чем сильнее вы их гоните, тем быстрее вы их истощаете. Часть этого очевидна: если вы непрерывно потребляете 1000 мА из батареи, вы ожидаете, что батарея прослужит 1/10 от того времени, когда вы потребляете 100 мА. Но на самом деле есть второй эффект, заключающийся в том, что общая выходная энергия батареи (измеряемая в ватт-часах) уменьшается, когда вы приближаетесь к пределу тока, который может вырабатывать батарея.На практике с щелочными батареями AA, если вы разряжаете их при 1000 мА, они прослужат всего около 1/20 от того, что было бы, если бы вы разряжали их при 100 мА.

 Для нашего одиночного светодиода на 25 мА элементы AA прослужат чертовски долго. Если мы запустим четыре светодиода параллельно, требуя 100 мА, мы все равно получим довольно приличное время автономной работы. Для более чем 500 мА мы должны подумать о подключении к стене. Таким образом, мы можем добавить несколько наших желтых светодиодов, каждый со своим собственным резистором 51 Ом, и счастливо управлять ими с помощью держателя батарей 2xAA.

Хорошо, как насчет 9-вольтовой батарейки? Давайте придерживаться наших желтых светодиодов. Если мы хотим, чтобы один светодиод работал от батареи на 9 В, это означает, что мы должны потреблять колоссальные 7,2 В с нашим резистором, который должен быть 288 Ом (или ближайшее удобное значение: 330 Ом, в моей мастерской) .

9 В (питание) – 1,8 В (желтый светодиод) = 7,2 В

7,2 В / 25 мА = 288 Ом (округлить до 330 Ом)

Использование резистора для падения напряжения любой величины рассеивает эту энергию в виде тепла.Это означает, что мы просто тратим эту энергию на тепло вместо того, чтобы получать больше света от нашей светодиодной схемы. Так можем ли мы использовать несколько светодиодов, соединенных вместе? Да! Давайте соединим четыре светодиода на 1,8 В последовательно, что в сумме даст 7,2 В. Когда мы вычтем это из нашего напряжения питания 9 В, у нас останется 1,8 В, требующий только резистора 72 Ом (или ближайшего сопротивления). : 75 Ом).

9 В – (1,8 В × 4) = 9 В – 7,2 В = 1,8 В

1,8 В / 25 мА = 72 Ом (и затем округляем до 75 Ом)

Наша обобщенная версия формулы для нескольких последовательно соединенных светодиодов:

[Напряжение источника питания — (напряжение светодиода × количество светодиодов)] / ток = значение резистора

Мы можем даже соединить пару этих цепочек из четырех светодиодов плюс резистор параллельно, чтобы получить больше светоотдачи, но чем больше мы добавим, тем больше сократится срок службы батареи.

Но можем ли мы сделать пять последовательно с батареей 9 В? Ну, может быть. Цифра 1,8 В, которую мы использовали, является всего лишь «типичным эмпирическим правилом». Если вы уверены, что прямое напряжение равно 1,8 В, оно будет работать. Но что, если это не совсем так? Если прямое напряжение ниже, вы можете перегрузить их при более высоком токе, что может сократить срок их службы (или полностью убить). Если прямое напряжение выше, светодиоды могут быть тусклыми или даже не гореть. В некоторых случаях вы можете управлять светодиодами последовательно без резистора, как в нашей схеме светодиодного обеденного стола, но в большинстве случаев предпочтительнее и безопаснее использовать резистор.

Давайте сделаем еще один пример, на этот раз с белым светодиодом (вы можете найти некоторые из них здесь) и батарейным блоком 3xAA (таким как этот). Наше напряжение источника питания составляет 4,5 В, а Vf нашего светодиода — 3,3 В. Мы по-прежнему будем стремиться к току 25 мА.

4,5 В – 3,3 В = 1,2 В

1,2 В / 25 мА = 48 Ом (округлить до 51 Ом)

Итак, вот примеры, которые мы рассмотрели, плюс еще несколько с некоторыми другими распространенными типами блоков питания:

Напряжение питания Цвет светодиода Светодиод Vf Светодиоды серии Требуемый ток Резистор (расчетный) Резистор (круглый)
3 В Красный, желтый или желто-зеленый 1.8 1 25 мА 48 Ом 51 Ом
4,5 В Красный, желтый или желто-зеленый 1,8 2 25 мА 36 Ом 39 Ом
4,5 В Синий, зеленый, белый или ультрафиолетовый 3,3 1 25 мА 48 Ом 51 Ом
5 В Синий, зеленый, белый или ультрафиолетовый 3,3 1 25 мА 68 Ом 68 Ом
5 В Красный, желтый или желто-зеленый 1.8 1 25 мА 128 Ом 150 Ом
5 В Красный, желтый или желто-зеленый 1,8 2 25 мА 56 Ом 56 Ом
9 В Красный, желтый или желто-зеленый 1,8 4 25 мА 72 Ом 75 Ом
9 В Синий, зеленый, белый или ультрафиолетовый 3,3 2 25 мА 96 Ом 100 Ом

Все эти значения основаны на тех же предположениях о прямом напряжении и требуемом токе, которые мы использовали в ранних примерах.Вы можете проработать их и проверить математику или просто использовать ее как удобную таблицу, если считаете, что наши предположения разумны. 😉

В какой-то момент кто-то, возможно, сказал вам: «Просто воспользуйтесь онлайн-калькулятором резисторов для светодиодов». И действительно, такие вещи есть — даже у нас есть (ну, бумажная версия для печати) — так зачем со всем этим работать? Во-первых, гораздо лучше понять, что и почему этот калькулятор делает то, что он делает. Но также почти невозможно использовать эти калькуляторы, если вы не знаете, какие переменные вам нужно будет ввести.Надеюсь, теперь вы сможете определить значения, которые вам понадобятся (напряжение источника питания, напряжение и ток светодиода), чтобы использовать светодиодный калькулятор. Но что более важно, (1) он вам на самом деле не нужен: вы можете сделать это самостоятельно и (2) если вы его используете, вы можете подвергнуть сомнению лежащие в его основе предположения, которые он может сделать от вашего имени.

Надеюсь, вы также видели, что существует гораздо больше, чем просто один способ зажечь светодиод. И мы даже не дошли до таких вещей, как объединение светодиодов разной мощности в цепи! Теперь вы можете вернуться к наклеиванию светодиодов на батарейки CR2032, чтобы сделать светодиодные броски? Да, вы определенно можете.Но вы можете вернуться и прочитать о том, когда вы должны добавить резистор даже в эту маленькую схему!

Наконец, отметим, что в этой статье речь шла о вашем базовом сквозном, маломощном (хотя, возможно, очень ярком) светодиоде. Специализированные типы, такие как светодиоды высокой мощности, могут иметь несколько иные характеристики и требования.

Обновление : исправлен список общих значений резисторов, чтобы включить более распространенные значения.

Драйвер светодиода

— Схема для управления светодиодом мощностью 5 Вт через аккумулятор 18650

ОБНОВЛЕНИЕ

Cree XP-G3 V f будет ≈3.1В, скорее всего меньше.

Мне нужно уменьшить сопротивление резистора 0,13 Ом. Теперь я рекомендую 0,47 Ом

.

Характеристики Cree составляют 2,73 В при 350 мА при 85 °C.
Максимальный ток 2000 мА, где V f = 3,06 В при 85 °C.

18650 при 2000 мА будет иметь максимум 4 В.
Напряжение довольно быстро упадет ниже 4В.
Теперь, когда я знаю V f (3.06) при максимальном токе (2 А) светодиода и максимальном напряжении ≈4 В.

97 резисторов, которые будут работать: Digikey 0.47 резисторов 3 Вт+
Я бы использовал Yageo PSP400JB-0R47

Эта точечная линза предназначена для светодиода Cree XP. LEDil очень хорошая компания.

Спецификация: LEDiL PRODUCT DATASHEET C11249_STRADA-S

Вот 108 других линз: Digikey Spot Lens

Жара здесь будет большой проблемой.

Я бы сделал для этого специальную плату. Эти ребята делают очень хорошую работу, а небольшие печатные платы размером менее 4 x 4 дюймов (100 мм x 100 мм) очень дешевы, 5 долларов за 10 печатных плат.Доставка в США стоит 21 доллар DHL. печатная плата

Если это в вашем бюджете, я бы использовал 2 унции. медь, 2-сторонний FR4 с иммерсионным золотым покрытием был бы хорошим вариантом для управления температурой. Он гораздо более плоский (более гладкий), чем HSAL, и значительно поможет с теплопроводностью между печатной платой и радиатором.

10 шт. с 1 унцией меди: 5 долл. США
5 шт. с иммерсионным золотым покрытием более 1 унции меди 39 долл. США
5 шт. с HASL более 2 унций меди: 41 долл. США
5 шт. с иммерсионным золотым покрытием более 2 унций меди 66 долл. США

Затем я помещал печатную плату между двумя медными или алюминиевыми пластинами с зазором, достаточным для светодиода и линзы.Я бы залил верхнюю часть печатной платы медью для термопрокладки XP-G3. Я бы залил медью нижнюю сторону и просверлил много переходных отверстий возле светодиода, чтобы соединить верхнюю и нижнюю термомедь.

КОНЕЦ ОБНОВЛЕНИЯ


Аккумулятор 18650 — очень хороший выбор для питания светодиода.

Светодиод на 3,3 В f очень хорошо работает с 18650 и резистором.

Вы не указали артикул люменов для вашего светодиода.Я бы выбрал Cree XP-3G, самый эффективный (185 лм/Вт) мощный белый светодиод. Более 600 люмен и 3,1 В при 1500 мА. Стоимость около 1 доллара в небольших количествах. При 1500 мА, 4,65 Вт вы едете очень тяжело, поэтому эффективность падает до 130 лм/Вт.

Существуют светодиодные драйверы, созданные специально для одного литий-ионного элемента. Например, TI TPS63030DSKR, но он имеет максимум 800 мА. Найти драйвер с большей силой тока будет очень сложно.

Токоограничивающий резистор не так плох, как можно подумать.3,3 В при 1500 мА будет сильно нагреваться. Горячий немного понизит V f . И сила света СИД упадет также.

Средняя точка кривой разряда составляет 3,5 В, поэтому это значение следует использовать при расчете резистора. Это даст средний КПД 94%. В начале разрядной кривой при 4В КПД составляет 83,5%. При 3,4В 97%. Вы не можете превзойти 94% с источником тока переключателя.


Источник: хобби-час.com Калькулятор резисторов серии LED


Хороший фонарик сделать очень сложно. Фонарик, который я хотел бы иметь, — это Coast HP314R, , перезаряжаемый за 500 долларов.
Неперезаряжаемый HP314 стоит всего 330 долларов и питается от четырех элементов D.

Это показывает, что эти ребята берут 170 долларов за литий-ионные аккумуляторы и зарядное устройство mini USB. Получить 3,25 часа яркости 1200 люмен от аккумуляторов непросто. Они должны использовать первоклассные литий-ионные аккумуляторы.

Батарейки последние 3.25 часов @ 1200 люмен, длина = 17 дюймов, вес 1,4 кг, b дальность луча 2762 фута / 842 м.

Мне также нравится их AR25R за 150 долларов, и я серьезно рассматриваю возможность его покупки.

Наверное, лучше купить, чем делать. Оптика — это главное.
ССЫЛКА: Фонари Coast
Home Depot предлагает хорошие цены на фонари Coast.

Обязательно ознакомьтесь с Battery University, чтобы узнать, как оптимально заряжать литий-ионный аккумулятор. Например, не позволяйте аккумулятору разряжаться ниже 2.8В. А для увеличения срока службы не заряжайте более 4 В.

Схема драйвера для светодиодов 220

Для того, чтобы светодиодные лампы работали максимально ярко и эффективно, используются специальные модули — драйверы. Собрать самостоятельно схему драйвера для светодиодов может каждый, если, конечно, есть знания в электротехнике. Смысл устройства — преобразовать переменное напряжение, протекающее в сети, в постоянное (низкое). Но прежде чем приступить к сборке, необходимо определить, какие требования к устройству предъявляются – проанализировать характеристики и виды устройств.

Для чего нужны драйверы?

Основное назначение драйверов — стабилизация тока, проходящего через светодиод. И нужно учитывать, что ток, который проходит через кристалл полупроводника, должен быть точно таким же, как у светодиода по паспорту. Это обеспечивает стабильное освещение. Кристалл в светодиоде прослужит намного дольше. Чтобы узнать напряжение, необходимое для питания светодиодов, нужно воспользоваться вольт-амперной характеристикой. Это график, показывающий зависимость между напряжением питания и током.

Если планируется осуществлять освещение светодиодными светильниками жилого или офисного помещения, питание драйвера должно быть от бытовой электросети 220 В. Если светодиоды используются в автомобилях или автомобилях, следует использовать драйверы, использующие постоянное напряжение 9-36 В. В некоторых случаях (если лампа светодиодная малой мощности и питается от сети 220 В) возможно удаление схемы драйвера светодиода. От сети, если устройство питается, достаточно включить в цепь постоянный резистор.

Опции драйвера

Перед тем, как купить устройство или изготовить его самостоятельно, необходимо ознакомиться с тем, какие у него основные характеристики:

  1. Номинальный потребляемый ток.
  2. Мощность.
  3. Выходное напряжение.

Напряжение на выходе преобразователя напрямую зависит от типа подключения источника света, количества светодиодов. Ток имеет прямую зависимость от яркости и мощности элементов.

Инвертор должен обеспечивать ток, при котором светодиоды будут работать с одинаковой яркостью. На PT4115 схема драйвера светодиода реализована довольно просто — это самый распространенный преобразователь напряжения для использования со светодиодными элементами.Сделать устройство на его основе можно буквально «на коленке».

Мощность драйвера

Мощность устройства является наиболее важной характеристикой. Чем мощнее драйвер, тем больше светодиодов к нему можно подключить (разумеется, придется произвести нехитрые расчеты). Обязательное условие — мощность драйвера должна быть больше, чем всех светодиодов в сумме. Это выражается следующей формулой:

P = P(c) x N,

, где P, Вт — мощность драйвера;

P(w), Вт – мощность одного светодиода;

N — количество светодиодов.

Например, при сборке схемы драйвера для светодиода 10Вт можно смело подключать в качестве нагрузки светодиодные элементы мощностью до 10Вт. Необходимо иметь небольшой запас мощности — около 25%. Поэтому, если вы планируете подключить светодиод мощностью 10Вт, драйвер должен обеспечивать мощность не менее 12,5-13Вт.

Цвета светодиодов

Обязательно учитывайте, какой цвет излучает светодиод. От этого зависит, какое падение напряжения будет у них при одинаковой силе тока. Например, при токе питания 0,35 А падение напряжения на красных светодиодных элементах составляет около 1.9-2,4 В. Средняя мощность 0,75 Вт. Аналогичная модель с зеленым цветом уже будет иметь падение в интервале 3,3-3,9 В, а мощность 1,25 Вт. Поэтому, если применить схему драйвера 220В Светодиод с преобразованием 12 В, можно подключить максимум 9 элементов с зеленым или 16 с красным.

Типы драйверов

Всего существует два типа драйверов для светодиодов:

  1. Импульсный. С помощью таких устройств на выходе устройства создаются высокочастотные импульсы.Работа основана на принципах модуляции ШИМ. Среднее значение тока зависит от скважности (отношения длительности одного импульса к частоте его повторения). Ток на выходе меняется из-за того, что скважность колеблется в пределах 10-80%, а частота остается постоянной.
  2. Линейный — типовая схема и структура выполнены в виде генератора тока на транзисторах с p-каналом. С их помощью можно обеспечить максимально плавную стабилизацию тока питания в случае нестабильности входного напряжения.Они дешевы, но малоэффективны. При работе выделяется много тепла, поэтому использовать его можно только для маломощных светодиодов.

Импульсные получили более широкое распространение, так как имеют гораздо более высокий КПД (может достигать 95%). Устройства компактны, диапазон входного напряжения достаточно широк. Но есть один большой недостаток — высокое воздействие разного рода электромагнитных помех.

На что обратить внимание при покупке?

Покупка драйвера должна производиться при выборе светодиодов.На PT4115 схема драйвера светодиода обеспечивает нормальную работу системы освещения. Устройства, в которых используются ШИМ-модуляторы, построенные на схемах с одной микросхемой, применяются по большей части в автомобильной технике. В частности, для подключения ламп подсветки и фар. Но качество таких простых устройств довольно низкое – они не подходят для использования в бытовых системах.

Диммируемый драйвер

Практически все конструкции преобразователей позволяют регулировать яркость светодиодных элементов.С помощью таких устройств можно выполнять следующие действия:

  1. Уменьшить интенсивность дневного света.
  2. Скрыть или подчеркнуть определенные элементы интерьера.
  3. Зонирование помещения.

Благодаря этим качествам можно значительно сэкономить на электроэнергии, увеличить ресурс элементов.

Типы диммируемых драйверов

Типы диммируемых драйверов:

  1. Подключить между БП и источником света. Они позволяют контролировать энергию, которая подается на светодиодные элементы.В основе конструкции ШИМ-модуляторы с микроконтроллерным управлением. Вся энергия уходит на светодиодные импульсы. Энергия импульса напрямую зависит от длины импульса, который пойдет на светодиоды. Такие конструкции драйверов используются в основном для работы модулей со стабилизированным питанием. Например, для лент или бегущих строк.
  2. Второй тип устройств позволяет контролировать электропитание. Управление осуществляется с помощью ШИМ-модулятора. Также изменяется величина тока, протекающего через светодиоды. Обычно такие конструкции используются для питания тех устройств, которые нуждаются в стабилизированном токе.

Необходимо учитывать тот факт, что ШИМ-регулирование плохо влияет на зрение. Для питания светодиодов лучше всего использовать схемы драйверов, в которых регулируется ток. Но один нюанс — в зависимости от величины тока свечение будет разным. При низком значении элементы будут излучать свет с желтым оттенком, при увеличении — с голубоватым.

Какой чип выбрать?

Если нет желания искать готовое устройство, сделай сам.И сделать расчет под конкретные светодиоды. Микросхем для изготовления драйверов довольно много. От вас потребуется только умение читать электрические схемы и работать с паяльником. Для самых простых устройств (до 3 Вт) можно использовать микросхему PT4115. Это дешево, и это очень легко получить. Характеристики элемента:

  1. Регулятор яркости.
  2. Напряжение питания 6-30 В.
  3. Выходной ток 1,2А.
  4. Допустимая погрешность при стабилизации тока не более 5%.
  5. Защита от отключения нагрузки.
  6. Выводы для диммирования.
  7. КПД — 97%.

Обозначение выводов микросхемы:

  1. SW — подключение выходного ключа.
  2. GND — минусовой вывод питания и сигнала.
  3. DIM — регулировка яркости.
  4. ДНС — датчик входного тока.
  5. VIN — это положительная клемма, подключенная к источнику питания.

Варианты схемы драйвера

Варианты устройства:

  1. При наличии блока питания с постоянным напряжением 6-30 В.
  2. Блок питания от сети переменного напряжения 12-18 В. В схему введен диодный мост и электролитический конденсатор. Фактически «классическая» схема мостового выпрямителя с отсечкой переменной составляющей.

Следует отметить, что электролитический конденсатор не сглаживает пульсации напряжения, а позволяет избавиться от переменной составляющей в нем. В схемах замещения (по теореме Кирхгофа) электролитический конденсатор в цепи переменного тока является проводником.А вот в цепи постоянного тока он заменен обрывом (элемент отсутствует).

Собрать схему драйвера светодиодов 220 своими руками можно только при использовании дополнительного блока питания. В нем обязательно задействован трансформатор, который понижает напряжение до необходимого значения 12-18 В. Учтите, что подключать драйверы к светодиодам без электролитического конденсатора в блоке питания нельзя. Если необходимо установить индуктор, необходимо его рассчитать. Обычно значение составляет 70-220 мкГн.

Процесс сборки

Все элементы, которые используются в схеме, нужно выбирать, исходя из даташита (технической документации). Обычно в нем даже приводятся практические схемы использования устройств. В цепи выпрямителя обязательно использовать низкоомные конденсаторы (значение ESR должно быть низким). Использование других аналогов снижает эффективность регулятора. Емкость должна быть не менее 4,7 мкФ (в случае цепи постоянного тока) и 100 мкФ (для работы в цепи переменного тока).

Собрать драйвер для светодиодов по схеме руками можно буквально за несколько минут, требуется только наличие элементов. Но нужно знать и особенности монтажа. Катушку индуктивности желательно расположить рядом с выводом микросхемы SW. Изготовить можно самостоятельно, для этого понадобится всего несколько элементов:

  1. Ферритовое кольцо — можно использовать от старых блоков питания компьютеров.
  2. Провод типа ПЭЛ-0,35 в лаковой изоляции.

Старайтесь максимально приблизить все элементы к чипу, это исключит появление помех.Никогда не выполняйте соединения с использованием длинных проводов. Они не только создают много помех, но и способны их снять. В результате микросхема, неустойчивая к этим помехам, будет работать некорректно, будет нарушена регулировка тока.

Вариант компоновки

Поместить все элементы в корпус от старой люминесцентной лампы. В нем уже есть все — корпус, патрон, плата (которую можно использовать повторно). Внутри можно легко разместить все элементы блока питания и чипа.А снаружи установите светодиод, который вы планируете запитать на устройстве. Схемы драйверов для светодиодов 220 В можно использовать практически любые, главное — понизить напряжение. Сделать это легко — простейший трансформер.

Желательно использовать новую монтажную пластину. И лучше обойтись без него. Конструкция очень проста, допустимо применить навесной монтаж. Обязательно убедитесь, что выход выпрямителя находится в допустимых пределах, иначе микросхема сгорит.После сборки и подключения измерьте потребляемый ток. Учтите, что в случае снижения тока питания срок службы светодиодного элемента увеличится.

Тщательно подбирайте схему драйвера для питания светодиодов, просчитывайте каждый компонент конструкции — от этого зависит срок службы и надежность. При правильном подборе драйверов характеристики светодиодов останутся максимально высокими, а ресурс не пострадает. Схемы драйверов для мощных светодиодов отличаются тем, что имеют большее количество элементов.Часто используется ШИМ-модуляция, но в домашних условиях, что называется, «на коленке» такие устройства уже сложно собрать.

р>>

%PDF-1.3 % 203 0 объект > эндообъект внешняя ссылка 203 79 0000000016 00000 н 0000002549 00000 н 0000002663 00000 н 0000005210 00000 н 0000005964 00000 н 0000006587 00000 н 0000007088 00000 н 0000007139 00000 н 0000007190 00000 н 0000007241 00000 н 0000007292 00000 н 0000007406 00000 н 0000007518 00000 н 0000007677 00000 н 0000008377 00000 н 0000009075 00000 н 0000009213 00000 н 0000009770 00000 н 0000010381 00000 н 0000010660 00000 н 0000010988 00000 н 0000012405 00000 н 0000014170 00000 н 0000015795 00000 н 0000017235 00000 н 0000018530 00000 н 0000019834 00000 н 0000021114 00000 н 0000021545 00000 н 0000021942 00000 н 0000023371 00000 н 0000029156 00000 н 0000033393 00000 н 0000035966 00000 н 0000036085 00000 н 0000036264 00000 н 0000036618 00000 н 0000036976 00000 н 0000037384 00000 н 0000037796 00000 н 0000038368 00000 н 0000038900 00000 н 0000039464 00000 н 0000040044 00000 н 0000060925 00000 н 0000060964 00000 н 0000079825 00000 н 0000079864 00000 н 0000089944 00000 н 0000089983 00000 н 0000099375 00000 н 0000099414 00000 н 0000109357 00000 н 0000109396 00000 н 0000118788 00000 н 0000118827 00000 н 0000119164 00000 н 0000119543 00000 н 0000119910 00000 н 0000120306 00000 н 0000129404 00000 н 0000129443 00000 н 0000130706 00000 н 0000160353 00000 н 0000183047 00000 н 0000183258 00000 н 0000183670 00000 н 0000184164 00000 н 0000184379 00000 н 0000184599 00000 н 0000185575 00000 н 0000188304 00000 н 0000226254 00000 н 0000226809 00000 н 0000227786 00000 н 0000228767 00000 н 0000229725 00000 н 0000230241 00000 н 0000001876 00000 н трейлер ]/предыдущая 1273647>> startxref 0 %%EOF 281 0 объект >поток hb«d«?rAD8X8,10Wg+��1PEk х

.
Схема драйвера для светодиодов своими руками с питанием от 220 в: Драйвер для светодиодов своими руками: простые схемы с описанием

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.