Непростые проблемы питания светодиодных ламп » Сайт для электриков – советы, примеры, схемы

Непростые проблемы питания светодиодных ламп » Сайт для электриков - советы, примеры, схемы Продукты

Бестрансформаторная понижающая топология

Инвертированная схема относится к семейству бестрансформаторных преобразователей, которое включает в себя повышающие, понижающие и инвертированные схемы. Более того, бестрансформаторные преобразователи могут включать в себя SEPIC, преобразователь Chewk и другие экзотические компоненты, такие как переключаемые конденсаторы.

На рисунке ниже показан бестрансформаторный понижающий преобразователь.

Такое переключение можно наблюдать в реальных условиях на примере ZXLD1474 и ZXSC310 (который в оригинальной схеме переключения является просто повышающим преобразователем).

Светодиод последовательно подключен к катушке. Схема управления измеряет ток с помощью измерительного резистора R1 и управляет переключателем T1. Когда ток через светодиод падает ниже установленного минимума, транзистор открывается, и катушка со светодиодом последовательно подключается к источнику питания.

В катушке происходит линейное увеличение тока (красный участок графика), в этот момент диод D1 запирается. Всякий раз, когда схема управления регистрирует, что ток превысил определенный максимум, ключ закрывается. Первый закон коммутации гласит, что катушка стремится поддерживать ток в цепи за счет энергии, запасенной в магнитном поле.

В данный момент ток течет через диод D1. Из-за того, что энергия поля катушки расходуется, ток линейно уменьшается (зеленая область на графике). Схема управления автоматически открывает транзистор снова, если ток падает до заданного минимума – это повторяется до тех пор, пока ток не достигнет минимума. Таким образом, ток поддерживается в заданных пределах.

Преимущество понижающей топологии заключается в минимизации пульсаций светового потока, поскольку при таком подключении ток через светодиод никогда не прерывается. Приближение к идеалу возможно путем увеличения частоты коммутации и индуктивности (сегодня существуют преобразователи с частотой коммутации до нескольких мегагерц).

Такая топология использовалась в драйвере лампы Gauss, о котором шла речь в предыдущей части.

Его недостатком является отсутствие гальванической развязки – когда транзистор открыт, цепь напрямую подключена к источнику напряжения, или, в случае сетевых светодиодных ламп, к самой сети, что может быть небезопасно.

Схема подключения в 4 этапа и 2 важных нюанса

Шаг 1: Проверьте, работает ли полоска. Включите устройство и оставьте его на 2-4 часа перед подачей питания и подключением светодиодной ленты, т.е. перед резкой. Если полоса окажется неисправной, ее можно вернуть дилеру по гарантии, в противном случае дилер не примет ее из-за нарушения целостности изделия.

Второй шаг – подобрать кусок ленты. Самая распространенная длина лент, представленных на рынке, – 5 метров, иногда 40 метров. Если вы хотите создать мягкое освещение в гостиной или спальне, выбирайте ленту с плотностью 60 светодиодов на 1 метр, как IEK ECO LED LSR-3528.

Возьмите ленту с плотностью светодиодов равной или меньше 30 штук на 1 м, например LS5050-30LED-IP68-RGB-eco-5m. В этом случае вам необходимо будет ее разрезать. Ленты режутся только в отмеченных местах ножом или ножницами.

На рисунке желтые точки показывают, где светодиодная лента разрезана на две части. Ленты прямого подключения следует разрезать кратно 1 м. Для однорядной ленты это должно быть кратно трем светодиодам, для двухрядной – шести светодиодам.

На этапе 3 сегменты светодиодов соединяются. Это можно сделать двумя способами. Первый – с помощью коннекторов. Их использование не требует специальных навыков. Для этого необходимо сначала сдвинуть замок (зажимную пластину), затем надеть коннектор на светодиодную ленту и, наконец, установить замок на место. Затем подключите провод коннектора к контактам на блоке питания.

Второй метод – пайка. Помимо паяльника, вам понадобится канифоль и хороший фонарь. Если вы собираетесь паять, вам следует очистить жало паяльника, чтобы на нем не было гари и грязи. Рабочая температура паяльника составляет от 210°C до 260°C. Чтобы припаять светодиодную ленту, контактные площадки следует лудить, а затем через несколько минут припаивать.

Нижняя сторона ленты очень тонкая, поэтому не рекомендуется держать паяльник на контакте более 10 секунд, иначе можно прожечь ленту. По окончании очистите место пайки острым предметом, чтобы удалить остатки припоя. Пайка более надежна, поскольку самопальная светодиодная лента не теряет контакт с источником питания, как это иногда случается при использовании штекеров.

Наконец, подключите блок питания к ленте. Современный блок питания поставляется с соединительными проводами 220 В, один из которых имеет вилку. Провода, выходящие из блока питания, имеют пониженное напряжение – 12, 24 или 36 В.

Помните, что красный цвет означает ” “, а черный (или синий) – ” – “, поэтому вы не измените полярность. Даже если вы переключите полярность, диоды все равно не загорятся. Вы можете изменить полярность, если неправильная полярность причиняет вред.

  • При соединении нескольких отрезков ремня

Подключайте несколько лент параллельно, а не последовательно. одну к другой. Если лента перегрета, она не даст достаточно напряжения второй секции и перегреет первую секцию. В итоге обе ленты не будут работать должным образом.

Правильное подключение – параллельное. Вы подключаете провода, выходящие из блока питания, ко входам сразу двух секций ленты. Подключите первую секцию как обычно, а затем подведите отдельные провода от источника питания ко второй секции. Каждая секция подключается независимо.

  • При подключении ленты RGB

Блок питания подключается к сети 220 В, и контроллер должен быть подключен к нему. Выход контроллера имеет провода соответствующего размера, к которым подключаются контакты светодиодной ленты. Правильность подключения можно проверить, сопоставив излучаемый свет с цветом зажженного светодиода.

Светодиодные ленты – это современный декоративный элемент, который можно использовать не только для украшения интерьера, но и для акцентного освещения. Эти устройства долговечны и экологичны, потребляют мало энергии и принимают любую форму, излучая направленный и равномерный свет в широком спектре цветов.

Как подключить светодиодные ленты – диаграмма

Pfc в характеристике трансформатора

Непростые проблемы питания светодиодных ламп » Сайт для электриков - советы, примеры, схемы
Блок питания для светодиодной ленты 36W, 700mA, PFC

Иногда на корпусе БП можно увидеть маркировку PFC, что в переводе с английского означает коррекция реактивной мощности. Параметр, указывающий, на каком схемном решении сконструирована данная модель, что позволяет ей снижать энергопотребление.

Такие модификации характеризуются высоким коэффициентом мощности, относятся к моделям с низким пусковым током, отличаются высоким качеством. Преимуществом таких моделей является тот факт, что для них не требуются специальные пусковые автоматические выключатели, так как одновременно используется большое количество источников питания.

Блок питания – одна из ключевых частей светодиодного освещения, без которой невозможно установить светильники дома, на работе, в гараже и т. д.

Выбор сечения провода

Теперь о поперечном сечении. Из-за низкого напряжения, используемого для питания SL, нельзя считать, что током, протекающим по питающим проводам, можно пренебречь. Однако при более низком напряжении питания для выработки энергии потребуется больший ток.

Для питания 12-вольтовой светодиодной ленты такой же мощности, например, через 70-ваттную лампочку при напряжении 220 В (70220=0,31) необходимо пропустить ток почти 6 А!

Как только такая лента будет соединена с тонкими проводами, во-первых, напряжение на проводах упадет, в результате чего лента будет светить лишь наполовину. Другая опасность перегруженных проводов заключается в том, что они могут стать причиной пожара. Таким образом, не следует пренебрегать площадью поперечного сечения провода.

Какие провода в источнике питания SL будут пропускать сколько тока? Расчет не представляет сложности. Чтобы найти мощность ленты, разделите ее мощность на напряжение питания. Я рассчитал выше, что для 70-ваттной 12-вольтовой ленты потребуется ток 5,83 А. СЛ с более чем одной мощностью необходимо сложить перед расчетом.

Влияет ли сечение провода на силу тока? Чтобы выбрать провод, который соответствует хотя бы рекомендуемому сечению, достаточно обратиться к таблице ниже:

Сила тока и длина зависят от сечения провода (многожильный медный провод)

Ток, А

Сечение провода мм², не менее для длины линии

2 м

3 м

4 м

5 м

6 м

8 м

10 м

1.60.30.40.60.70.91.11.4
30.50.81.01.31.52.02.5
4.10.71.11.41.82.12.93.6
8.51.52.33.03.84.56.07.5
122.13.24.35.46.48.610.7
162.94.35.77.18.611.414.3
203.65.47.18.910.714.317.9
254.36.48.610.712.917.121.4

Провода, выходящие из адаптера и питающего провода, часто имеют одинаковый диаметр. Так делать не следует! Для более длинных питающих линий рекомендуется использовать провода большего сечения.

Выбор схемы включения

Было бы неудобно рисовать электрическую схему, если бы была только одна SL:

Схема подключения к одной СЛ
Схема подключения блока питания к одной СЛ

Немного сложнее, если задействовано несколько лент. Новые дизайнеры обычно допускают следующую ошибку: соединяют несколько SL в одну длинную линию:

Неправильное подключение
Неправильное подключение нескольких СЛ к одному адаптеру питания

Такое соединение перегружает первые шины питания в полосе, и они обычно перегорают. После этого SL может быть утилизирован. Если имеется более одной полосы, это может быть единственным правильным решением:

Правильное подключение
Правильное подключение нескольких СЛ к одному адаптеру питания

Где купить лампу

Чтобы решить вопрос как можно быстрее, можно воспользоваться услугами ближайшего специализированного магазина. Для лучшего соотношения цены и качества делайте покупки в интернет-магазине AlieXpress. В результате вам больше не придется ждать, пока придут посылки из Китая, так как многие товары теперь хранятся на промежуточных складах в странах назначения – например, при оформлении заказа выберите “Доставка из Российской Федерации”:

Непростые проблемы питания светодиодных ламп » Сайт для электриков - советы, примеры, схемыСветодиодный прожектор Nieuwe MR16 GU5.3 высокой мощности, 6 Вт, 9 Вт, 12 ВтНепростые проблемы питания светодиодных ламп » Сайт для электриков - советы, примеры, схемыСветодиодный светильник Ampoule, Е14, Е27, GU10Непростые проблемы питания светодиодных ламп » Сайт для электриков - советы, примеры, схемыCветодиодная лампа с Bluetooth, E27, E14, GU10, RGB
Непростые проблемы питания светодиодных ламп » Сайт для электриков - советы, примеры, схемыТочечный светодиодный светильник E27, GU10, E14Непростые проблемы питания светодиодных ламп » Сайт для электриков - советы, примеры, схемыСветодиодный светильник для дома Непростые проблемы питания светодиодных ламп » Сайт для электриков - советы, примеры, схемыСветодиодная люстра с уникальным дизайным

Как выбрать блок питания для светодиодных ламп

Непростые проблемы питания светодиодных ламп » Сайт для электриков - советы, примеры, схемы
Блоки питания

При выборе подходящей модели следует тщательно рассчитать мощность, а также мощность системы охлаждения. Наряду с типом конструкции важна функциональность.

Важной функцией системы охлаждения является снижение температуры источника, тем самым увеличивая срок его службы. Конструкция может быть активной или пассивной и имеет несколько типов. Первая система оснащена вентилятором, она меньше, но шумнее второй и требует регулярного обслуживания. Пассивная конструкция занимает больше места, но практически бесшумна и проста в использовании.

Источники питания для светодиодного освещения по своей функциональности подразделяются на следующие типы:

  • Обычные источники питания. Их главная задача – обеспечить бесперебойную работу ленты.
  • Источники питания со встроенным устройством управления, называемым диммером. Его задача – обеспечить и контролировать яркость и цвета светодиодных ламп.
  • С помощью пульта дистанционного управления. В комплект входит пульт дистанционного управления, работающий через инфракрасный или радиоканал.
  • Модификации с максимальным оснащением. Светодиодная лампа поставляется с пультом дистанционного управления и диммером. Такая конструкция позволяет избежать установки дополнительного оборудования в разных местах.
Непростые проблемы питания светодиодных ламп » Сайт для электриков - советы, примеры, схемы
Виды блоков питания для светодиодной ленты

На следующем этапе необходимо определить, какой источник питания будет лучше для работы светодиодной ленты. Можно использовать полностью открытую, полугерметичную или полностью герметичную конструкцию. При выборе учитывайте, в каком помещении будет использоваться светильник – в производственном помещении, гостиной или ванной комнате. Светильники для наружного применения требуют максимальной защиты.

Открытая модель – это самая простая, бюджетная и распространенная конструкция, помещенная в высококачественный пластиковый корпус. Поскольку этот тип лишь частично герметичен от проникновения пыли, его следует использовать только в сухих помещениях. В автомобиле, например, потолок приборной панели или пол освещаются источниками.

Полугерметичные источники питания характеризуются относительно доступной ценой и средними размерами. В помещениях с повышенной влажностью они подходят для установки, но вероятность попадания воды непосредственно на корпус невелика. Их можно встретить, например, установленными под потолками или специальными кожухами в ванных комнатах и кухнях. Помимо промышленных объектов, их также можно использовать.

Блоки в герметичной конструкции заключены в защитную капсулу, которая предохраняет механизм от повреждения окружающей средой. В прозрачной стеклянной коробке плата управления залита силиконом. Назначение ламп этого типа, как правило, заключается в освещении внешнего вида машины, а также в работе в условиях запыленности или влажности.

Герметичные версии более существенны по сравнению с аналогами из-за своего веса и размера. Он может воспроизводить длинные ленты с мощностью до 100 Вт.

Непростые проблемы питания светодиодных ламп » сайт для электриков – советы, примеры, схемы

В статье представлен обзор светодиодных ламп и модулей. В статье рассматриваются устройства питания и управления для таких ламп, а также их проблемы и особенности.

Освещение с помощью светодиодов быстро вытесняет привычные энергосберегающие люминесцентные лампы. Пока результаты не очень хорошие. Светодиоды не подходят для освещения квартир из-за их низкой мощности, узкого направления луча, высокой яркости и ослепляющего эффекта. Все эти новые детские болезни будут преодолены в ближайшем будущем. Необходимо уделять больше внимания проблеме питания светодиодных ламп.

Светодиод – это устройство, использующее токовый принцип генерации света. Полупроводниковая переходная зона отвечает за прямое преобразование электрического тока в свет. Эффективность преобразования заряда в свет позволила бы устранить многие значительные технологические и технические проблемы, с которыми сегодня сталкиваются производители мощных светодиодных ламп.

По сравнению с лампами накаливания, КПД которых составляет менее 3%, и люминесцентными лампами, КПД которых составляет всего 9%, светодиоды с их 22% КПД, безусловно, являются бесспорным лидером среди источников света. Но 8 из каждых 10 ватт электроэнергии, подаваемой на излучающий кристалл, преобразуются в тепло. Более того, это тепло трудно отвести, поскольку кремний является плохим теплоотводом.

Одним словом, светодиоды не устойчивы к высоким температурам, а те реагируют на них одинаково: они разрушают светодиоды, ускоряя диффузионные процессы в полупроводниках. В идеальных условиях срок службы светодиодов не ограничен при криогенных температурах. Однако при температуре 100 градусов это в лучшем случае 50 000 часов.

Таким образом, времена, когда маломощный светодиодный индикатор можно было включить через ограничивающий резистор и забыть о нем, давно прошли. Растущая эффективность и мощность светодиодов ставит вас в шаткое положение, когда приходится балансировать между высокими токами и температурами.

Это была простая конструкция первых светодиодных ламп: токоограничивающий конденсатор, выпрямитель и последовательная цепочка излучающих диодов. Кроме того, малая инерционность светодиодов обеспечивала значительные пульсации светового потока. Лампы этого типа освещали подсобные помещения, лестничные пролеты и плиты домов.

Однако они совершенно не подходили для освещения жилых помещений. Прежде всего, из-за неудовлетворительных характеристик пульсирующего светового потока. Появление мощных светодиодов и светодиодных модулей до 50 и даже 100 Вт вызвало необходимость разработки специализированных источников питания для их нормальной работы.

Питание ламп L ED допускалось только с помощью линейных регуляторов тока на ток до 1А. Широкий диапазон и точность выходных параметров микросхем, тем не менее, требовали высокоэффективных теплоотводов и не подходили для мощных светодиодных ламп. Сегодня несколько светодиодов и модулей предлагают встроенные интегральные регуляторы, но эти модули в основном предназначены для питания от батарей.

Устройства импульсного питания для светодиодных ламп представляют собой альтернативное решение этой проблемы. По сути, это полупроводниковые балласты, предназначенные для питания светодиодных, а не компактных люминесцентных ламп. К преимуществам импульсных устройств относятся возможность работы от сетевого напряжения (220 В), высокий КПД и простота управления током стабилизации.

Недостатками являются высокая цена, пусковой ток на входе и пульсации выходного тока, что сокращает срок службы светодиодов. При некотором усложнении этих устройств, называемых “драйверами светодиодов”, сетевые помехи эффективно подавляются. Эти драйверы доступны в виде интегрированных моделей от многих компаний.

Одним из примеров является серия “LM” компании National Semiconductor – понижающие и повышающие драйверы с широтно-импульсной модуляцией. Микросхемы не рассчитаны на входное напряжение более 100 В, поэтому их нельзя напрямую подключать к сети 220 В. Из-за этого в светодиодных лампах до сих пор используются дискретные драйверы для сетевого напряжения.

Тайваньская компания Mean Well Enterprises предлагает широкий ассортимент контроллеров для внутренней и наружной установки. Его преобразователи AC/DC охватывают диапазон мощности от 20 до 300 Вт. Входное напряжение составляет от 90 до 264 В, с защитой от перенапряжения, защитой от короткого замыкания и коррекцией входного коэффициента мощности.

Устройства с еще более сложными драйверами могут регулировать яркость светодиодных ламп или цвет при использовании трехцветных RGB-светодиодов в качестве нагрузки.

Для управления цветом используются специализированные контроллеры с 4 или 6 выходами, памятью программ или внешними управляющими входами. Такие контроллеры позволяют получить полный цветовой диапазон, но дополнительно усложняют аппаратуру питания таких ламп.

Импульсные светодиодные лампы с широким диапазоном входных напряжений представляют значительные трудности в управлении их яркостью. Схемы диммеров в этом случае не работают. Чтобы увеличить мощность таких источников света, приходится регулировать параметры выходных каскадов драйверов, что довольно сложно.

В результате возникает парадоксальная ситуация: питание и управление только одним разъемом светоизлучающего полупроводника требует сложных и дорогих устройств с тысячами или даже десятками тысяч полупроводниковых структур. Учитывая разнообразие типов и областей применения светодиодов, выбор источника питания для светодиодных лент и ламп с соответствующими характеристиками и параметрами уже является сложной задачей.

Создание гибких, универсальных, программируемых драйверов с достаточно мощным центральным процессором – еще один аспект развития источников питания и управления. Используя внешние микросхемы “обвязки”, они могут как питаться от сети, так и управляться дистанционно. Существующая сегодня необходимая элементная база. Есть только одна точка остановки – удачный дизайн.

Смотрите также на нашем сайте: Как установить светодиодные потолочные светильники

Принцип действия импульсного блока питания

Питание полос L ED осуществляется с помощью блоков, использующих в настоящее время принцип импульсного преобразования напряжения. Источники питания такого типа можно описать следующим образом:

  1. Выпрямление сетевого напряжения.
  2. Подача напряжения на первичную обмотку трансформатора в виде высокочастотных импульсов. Они отслеживают частоту более 20 кГц, а современные схемы в дорогих источниках питания работают на частоте 100 кГц.
  3. Напряжение снижается до необходимого уровня с помощью импульсного трансформатора.
  4. Выходной каскад выпрямляет и стабилизирует значение пониженного напряжения.

Мы можем рассмотреть классическую схему импульсного преобразователя для преобразования переменного тока 220 В в постоянный ток 12 В с использованием микросхемы Top242.

импульсный блок
Схема импульсного блока питания AC220/DC12 В

При поступлении сетевого напряжения на вход выпрямитель формируется диодным мостом BR1 и сглаживающим фильтром C1-C4 и фильтром низких частот L1. Таким образом, постоянное напряжение поступает на микросхему DA1, на которой собран высокочастотный (до 100 кГц) генератор, нагруженный на импульсный трансформатор Т1.

Напряжение низкой частоты в диапазоне от 5 В до 12 В подается на диод D3 и сглаживающий фильтр (C9, C10, L1). Одновременно такое же напряжение подается на схему стабилизации, встроенную в микросхему DA1, через оптопару U1. ШИМ имеет эффект стабилизации сигнала с помощью широтно-импульсной модуляции.

Выходное напряжение увеличивается, поэтому схема стабилизации (ШИМ-контроллер) изменяет рабочий цикл (длительность) импульсов трансформатора, и эффективное выходное напряжение уменьшается. В случае чрезмерного падения выходного напряжения длительность импульса увеличивается. В этом случае светодиодная лента будет питаться должным образом, так как выход устройства установлен ровно на 12 В.

В чем преимущества импульсного источника питания перед трансформаторным? Преобразование напряжения происходит на относительно высокой частоте, что уменьшает размеры и вес трансформатора, а значит, и всего устройства. Более того, они значительно уменьшаются – во много раз.

В результате получается чрезвычайно компактный, надежный источник питания с КПД до 95%.

Оцените статью
Диета
Добавить комментарий

Adblock
detector