Харчування світлодіодів, блок живлення для світлодіодів

Постійні читачі часто цікавляться, як правильно зробити харчування для світлодіодів, щоб термін служби був максимальний. Особливо це актуально для led невідомого виробництва з поганими технічними характеристиками або завищеними.

За зовнішнім виглядом і параметрами неможливо визначити якість. Частенько доводиться розповідати як розрахувати блок живлення для світлодіодів, який краще купити або зробити своїми руками. В основному рекомендую купити готовий, будь-яка схема після складання вимагає перевірки і настройки.

Основні типи

Світлодіод — це напівпровідниковий електронний елемент, з низьким внутрішнім опором. Якщо подати на нього стабілізовану напругу, наприклад 3V, через нього піде великий струм, наприклад 4 Ампера, замість необхідного 1А. Потужність на ньому складе 12W, у нього згорять тонкі провідники, якими підключений кристал. Провідники відмінно видно на кольорових і RGB діодах, тому що на них немає жовтого люмінофора.

Якщо блок живлення для світлодіодів 12V зі стабілізованою напругою, то для обмеження струму послідовно встановлюють резистор. Недоліком такого підключення буде більш високе споживання енергії, резистор теж споживає деяку енергію. Для світлодіодних акумуляторних ліхтарів на 1,5 В застосовувати таку схему нераціонально. Кількість вольт на батарейці швидко знижується, відповідно падатиме яскравість. І без підвищення мінімум до 3В діод не запрацює.

Цих недоліків позбавлені спеціалізовані світлодіодні драйвера на ШІМ контролерах. При змінах напруги струм залишається постійним.

Як зробити розрахунок

Щоб розрахувати блок живлення для світлодіодів необхідно враховувати 2 основні параметри:

  1. номінальна споживана потужність або бажана;
  2. напруга падіння.

Сумарне енергоспоживанням підключається електричного кола не повинно перевищувати потужності блоку.

Падіння напруги залежить від того, яке світло випромінює лід чіп. Я рекомендую купувати фірмові LED, типу Bridgelux, розкид параметрів у них мінімальний. Вони гарантовано тримають заявлені характеристики і мають запас по ним. Якщо купуєте на китайському базарі, типу Aliexpress, то не сподівайтеся на диво, в 90% вас обдурять і надішлють барахло з параметрами в 2-5 разів гірше. Це багаторазово перевіряли мої колеги, які замовляли недорогі LED 5730 іноді по 10 разів. Отримували вони SMD5730 на 0,1W, замість 0,5W. Це визначали по вольтамперної-характеристиці.

Приклад різної яскравості кристалів

До того ж у дешевих розкид параметрів дуже великий. Що б це визначити в домашніх умовах своїми руками, підключіть їх послідовно 5-10 штук. Регулюю кількість вольт, добийтеся щоб вони злегка світилися. Ви побачите, що частина світить яскравіше, частина ледь помітно. Тому деякі в номінальному робочому режимі будуть грітися сильніше, інші менше. Потужність буде на них різна, тому самі навантажені вийдуть з ладу раніше за інших.

Калькулятор для розрахунку

Для зручності читачів опублікував онлайн калькулятор для розрахунку резистора для світлодіодів при підключенні до стабільного напруги.

Калькулятор враховує 4 параметра:

  • кількість вольт на виході;
  • зниження напруги на одному LED;
  • номінальний робочий струм;
  • кількість LED в ланцюзі.

Підключення в автомобілі

При заведеному двигуні буває в середньому 13,5В — 14,5В, при заглушенном12В — 12,5 В. Особливі вимоги при включенні в автомобільний прикурювач або бортову мережу. Короткочасні стрибки можуть бути до 30В. Якщо у вас використовується струмообмежувального опір, то сила струму зростає прямо пропорційно підвищенню напрузі живлення світлодіодів. З цієї причини краще ставити стабілізатор на мікросхемі.

Недоліком використання світлодіодних драйверів в авто може бути поява перешкод на радіо в УКХ діапазоні. ШІМ контролер працює на високих частотах і буде давати перешкоди на ваш радіоприймач. Можна спробувати замінити на інший або лінійний типу стабілізатор струму LM317 для світлодіодів. Іноді допомагає екранування металом і розміщення подалі від головного пристрою авто.

Напруги живлення світлодіодів

З таблиць видно, для малопотужних на 1W, 3W цей показник 2В для червоного, жовтого кольору, оранжевого. Для білого, синього, зеленого він від 3,2В до 3,4В. Для потужних від 7В до 34В. Ці циферки доведеться використо
вувати для розрахунків.

Таблиця для LED на 1W, 3W, 5W

Таблиця для потужних світлодіодів 10W, 20W, 30W, 50W, 100W

Підключення від 12В

Одне з найпоширеніших напружень це 12 Вольт, вони присутні в побутовій техніці, в автомобілі і автомобільній електроніці. Використовуючи 12V можна повноцінно підключити 3 лід діода. Прикладом служить світлодіодна стрічка на 12V, в якій 3 штуки і резистор підключені послідовно.

Приклад на діоді 1W, його номінальний струм 300мА.

  • Якщо на одному LED падає 3,2В, то для 3шт вийде 9,6В;
  • на резисторі буде 12В — 9,6В = 2,4 В;
  • 2,4 / 0,3 = 8 Ом номінал потрібного опору;
  • 2,4 * 0,3 = 0,72W ​​буде розсіюватися на резисторі;
  • 1W + 1W + 1W + 0,72 = 3,72W повне енергоспоживання всього ланцюга.

Аналогічним чином можна обчислити і для іншої кількості елементів у ланцюзі.

Підключення від 1,5 В

Джерело живлення для світлодіодів може бути і простий пальчикової батарейкою на 1,5 В. Для LED діода потрібно зазвичай мінімум 3V, без стабілізатора тут ніяк не обійтися. Такі спеціалізовані світлодіодні драйвера використовуються в ручних ліхтариках на Cree Q5 і Cree XML T6. Мініатюрна мікросхема підвищує кількість вольт до 3V і стабілізує 700мА. Включення від 1.5 вольт при допомоги струмообмежувального опору неможливо. Якщо застосувати дві батареї на 1.5 вольт, з’єднавши їх послідовно, отримаємо 3В. Але батарейки досить швидко розряджаються, а яскравість буде падати ще швидше. При 2,5 В ємності в батареях залишиться ще багато, але діод вже практично потухне. А світлодіодний драйвер буде підтримувати номінальну яскравість навіть при 1В.

Зазвичай такі модулі замовляю на Aliexpress, у китайців стоять 50-100руб, в Україні вони занадто дорогими.

Як розрахувати драйвер

Щоб розрахувати драйвер харчування для світлодіодів зі стабільним струмом:

  1. складіть на папері схему підключення;
  2. якщо драйвер китайський, то бажано перевірити витримає він заявлену потужність чи ні;
  3. враховуйте, що для різних кольорів (синій, червоний, зелений) різне падіння вольт;
  4. сумарна потужність не повинна бути вище, ніж у джерела струму.

Намалюйте схему включення, на якій розподіліть елементи, якщо вони підключені не просто послідовно, а комбіновано з паралельним з’єднанням.

На китайському блоці живлення невідомого виробника потужність може бути значно нижче. Вони запросто вказують максимальну пікову потужність, а не номінальну довготривалу. Перевіряти складніше, треба гранично навантажити блок живлення і заміряти параметри.

Для третього пункту використовуйте приблизні таблиці для 1W, 3W, 5W, 10W, 20W, 30W, 50W, 100W, які наведені вище. Але більше довіряйте характеристикам, які вам дав продавець. Для однокристальних буває 3V, 6V, 12V.

Якщо енергоспоживання ланцюга в сумі перевищить номінальну потужність джерела живлення, то струм просяде і збільшиться нагрів. Він відновиться до нормального рівня, якщо знизити навантаження.

Для світлодіодних стрічок зробити розрахунок дуже просто. Виміряйте кількість Ватт на 1 метр і помножте на кількість метрів. Саме виміряйте, в більшості випадком потужність завищена і замість 14,4 Вт / м отримаєте 7 Вт / м. До мене занадто часто звертаються з такою проблемою розчаровані покупці.

Низьковольтне від 9В до 50В

Коротко розповім, що використовую для включення для блоків на 12В, 19V, 24В і для підключення до автомобільних 12В.

Найчастіше купую готові модулі на ШІМ мікросхемах:

  1. бувають підвищують, наприклад, на вході 12V, на виході 22В;
  2. понижуючі, наприклад з 24В до 17В.

Не всім хочеться витрачати більшу грошики на покупку готового прожектора для авто, світлодіодного світильника або замовляти готовий драйвер. Тому звертаються до мене, що б з підручних комплектуючих зібрати що-небудь пристойне. Ціна таких модулів починається від 50руб до 300руб за модель на 5А з радіатором. Купую заздалегідь по кілька штук, розходяться швидко.

Найбільше популярний варіант на лінійній ІМС LM317T LM317, простий, надійний застарілий.

Дуже популярні моделі на LM2596, але вона вже застаріла і раджу звернути увагу на більш сучасне з хорошим ККД. Такі блоки мають від 1 до 3 підлаштування
опорів, якими можна налаштувати будь-які параметри до 30В і до 5А.

Вбудований драйвер, хіт 2016

На початку 2016 року стали набирати популярність світлодіодні модулі і COB діоди з інтегрованим драйвером. Вони включаються відразу в мережу 220В, ідеальний варіант для збірки світлотехніки своїми руками. Всі елементи знаходяться на одній теплопроводящей пластині. ШІМ контролери мініатюрні, завдяки гарному контакту з системою охолодження. Тестувати надійність і стабільність ще не доводилося, перші відгуки з’являться мінімум через півроку використання. Вже замовив найдешевшу і доступну модель COB на 50W. Щоб знайти такі на китайському базарі Аліекспресс, вкажіть в пошуку «integrated led driver».

Характеристики

Глобальна проблема, це підробка світлодіодів Cree і Philips в промислових масштабах. У китайців для цього є цілі підприємства, зовні копіюють на 95-99%, простому покупцеві відрізнити неможливо. Найгірше, коли таку підробку вам продають під виглядом оригінального Cree T6. Ви будете підключати підроблений з технічних специфікацій оригінального. Підробка має характеристики в середньому на 30% гірше. Менше світловий потік, нижче максимальна робоча температура, нижче енергоспоживання. Про обман ви дізнаєтеся дуже не скоро, він пропрацює приблизно в 5-10 разів менше справжнього, особливо на подвійному струмі.

Нещодавно вимірював світловий потік своїх ліхтариків на лівих Cree виробництва LatticeBright. Діставав всю плату з драйвером і ставив в фотометричний куля. Вийшло 180-200 люмен, в оригіналу 280-300лм. Без серйозного обладнання, яке переважно є в лабораторіях, ви не зможете виміряти, відповідно дізнатися правду.

Іноді трапляються розігнані діоди, сила струму на яких на 30% -60% вище номінальної, відповідно і потужність. Недобросовісний виробник, особливо подвально-китайський користується тим, що термін служби важко виміряти в годиннику. Адже ніхто не засікає відпрацьований час, а коли світильник або світлодіодний прожектор вийдуть з ладу продавця вже не знайти. Та й шукати безглуздо, термін гарантії на таку продукцію дають завжди менше періоду служби.

Ссылка на основную публикацию