Драйвер для світлодіодної стрічки: призначення, пристрій, види, характеристики та розрахунок

Світлодіодне освітлення отримало велику популярність. Серед освітлювальних приладів даного класу дуже зручна світлодіодна стрічка – за рахунок легкості її монтажу. Для забезпечення стабільного електроживлення потрібен перетворювач напруги – драйвер для світлодіодної стрічки. Так званий led driver гарантує користувачеві якість світіння і довговічність роботи світлодіодів.

Призначення і принцип роботи

Драйвер для світлодіода – це електронний пристрій, стабілізований імпульсний перетворювач. Функціональне призначення полягає в стабілізації струму, що надходить до led-лампи. Саме струму, на відміну від блоку живлення, стабілізуючого напруга. На сьогоднішній день блоки живлення також називають драйверами для світлодіодів, основна умова – стійкі параметри живлення постійним струмом.

Блок живлення трансформує змінну напругу 220 В в постійне заданої величини. Підходить для заживлення світлодіодних стрічок, Led планок та окремих світлодіодів, зібраних по одному паралельно, коли напруга на всіх елементах незмінне. В цьому випадку вихідна напруга, вказане на корпусі блоку живлення, повинно відповідати значенню, зазначеному на світлодіодним стрічці. А струм, заявлений на БП, повинен бути вище струму навантаження всіх світлодіодів збірки.

Приклад розрахунку: 1 метр світлодіодної стрічки напруги 12 В з щільністю діодів 60 штук на метр споживає 0,4 А, 5 метрів споживає 2 А, блок живлення повинен бути з вихідною напругою 12 В і з током вище 2 А (5 Ампер підійде). Але в даній статті мова піде саме про лід-драйвери, що стабілізують струм.

Драйвер забезпечує рівномірне світіння більш розгалужених світлодіодних конструкцій, в яких спостерігається різне падіння напруги на світлодіодах. Стабілізатор надає однакове значення струму у всіх точках, а вихідна напруга змінюється в заданому діапазоні. Потужність складної світлодіодним схеми збільшується, але як забезпечити повноцінне електроживлення?

При змінному струмі значна частка потужності втрачається на згладжують резисторах збірки, і ККД падає. Але з драйвером, стабілізуючим струм, що згладжують опору не потрібні, а ККД залишається дуже високим.

Застосовуються для заживлення світлодіодного освітлення від електричної мережі 220 В в приміщеннях. Для харчування лід-діодів в автомобілях, велосипедних фарах, ручних ліхтариках.

Основні характеристики

Параметри вказані на корпусі лід-драйвера:

  1. Номінальна потужність – визначає навантаження, яку можна підключити до даного перетворювача, залежить від потужності кожного діода, кольору і кількості.
  2. Робочий струм – прямо пропорційний потужності світлодіодів і інтенсивності їх випромінювання.
  3. Вихідна напруга – залежить від схеми з’єднання світлодіодів і їх кількості.

Потужність номінальна розраховується за формулою:

Pн = PLED * N,

де PLED – потужність одного діода (часто зустрічаються 0,35 А і 0,7 А),

N – кількість діодів у схемі.

Потужність драйвера (вказана на корпусі) повинна бути більше розрахункового значення на 20-30%. Pmax = 1,3 * Pн. Потужність навантаження залежить від кольору наступним чином:

  • червоний діод має падіння напруги 1,9-2,4 В при 0,35 А. Потужність складе в середньому 0,75 Вт.
  • зелений діод має падіння напруги 3,3-3,9 В при 0,35 А. Потужність складе в середньому 1,25 Вт.

Драйвером на 10 Вт можна живити 13 червоних або 8 зелених світлодіодів.

Існують майже всі кольори світлодіодів: червоний, оранжевий, жовтий, зелений, синій, білий. Величини падіння напруги можна подивитися в техдокументації на діод.

види

За типом пристрою драйвери діляться на лінійні і імпульсні:

  1. Лінійні – грунтуються на струмовому генераторі з р-канальним транзистором. Дають плавну стабілізацію струму при нестабільній напрузі. Проста конфігурація, невеликий ККД = 85%, дешевизна і велика тепловіддача припускають використання в малопотужних схемах світлодіодів. Плюс – плавний режим роботи, що не створює електромагнітні високочастотні перешкоди.
  2. Імпульсні – утворюють на виході високочастотні імпульси. Принцип роботи – ШІМ (широтно-імпульсна модуляція). Середня величина вихідного струму забезпечується коефіцієнтом заповнення (відношення тривалості імпульсу до кількості повторень). Зміна значення середнього струму на виході відбувається через варіації величини заповнення від 10 до 80% при незмінній частоті імпульсів. Широке застосування отримали завдяки високому ККД (95%), тривалого терміну служби і малим розмірам. До мінусів відноситься високий рівень перешкод.

За наявністю гальванічної розв’язки, яка надає підвищений ККД, надійність і безпеку, перевагу варто віддавати драйверам, що володіє цією властивістю. Якщо гальванічної розв’язки немає, драйвер коштує дешевше, але є небезпека удару електрострумом (немає захисту).

Строк служби

Перетворювач живлення служить менше, ніж світлодіоди. Оптика пропрацює 100 тисяч годин, а робота драйвера залежить від експлуатаційних умов – стрибків напруги, перепадів температур, вологості і робочого навантаження. Неповна завантаженість перетворювача по потужності шкідлива тим, що невикористана потужність повертається в мережу, створюючи перевантаження драйверу.

Термін служби також залежить від якості:

  • низької якості – 20 тисяч годин (підходить для експлуатації в побутових приміщеннях);
  • середньої якості – 50 тисяч годин;
  • високої якості з брендових компонентів – 70 тисяч годин.

Слід робити вибір, виходячи з окупності.

Схема драйвера для світлодіодів своїми руками

Для виготовлення звичайного драйвера для світлодіода своїми руками знадобиться 2 транзистора і 2 резистора. Стабілізацію струму, що протікає через діод, виробляє потужний польовий n-канальний транзистор VT2. Резистор R2 встановлює максимальний струм, що надходить на світлодіод, виконує функцію датчика струму для транзистора VT1 в колі зворотного зв’язку.

Коли струм, що проходить через VT2, збільшується, напруга на R2 падає і транзистор VT1 відкривається, знижуючи напругу на затворі VT2. Токове значення на діоді зменшується і відбувається стабілізація вихідного струму. Живити схему можна блоком живлення 12в і 0,5 А.

Вхідна напруга має бути мінімум на 1-2 В більше падіння напруги на діоді. Опір R2 має розсіювати потужність 1-2 Вт, в залежності від потрібного струму і напруги живлення. Транзистор VT2 розрахований на струм не менше 500 мА: IRFЯ48, IRFZ44N, IRF530. VT1 – малопотужний біполярний npn транзистор: BC547, 2N3904, 2N2222, 2N5088 потужністю 0,125-0,25 Вт, опором 100 вом. Монтаж можна зробити без плати, так як кількість компонентів невелике.

Як підібрати драйвер для світлодіодів

На ринку пропонується широкий вибір драйверів для світлодіодів. Багато стабілізатори не відповідають зазначеним параметрам, часто цим грішать китайські виробники. Недорогі драйвери «підозрілих» виробників можуть занижувати потужність і замість позначених 50 Вт фактично видавати 40 Вт. До того ж у них нетривалий час роботи. Перед покупкою слід віддавати перевагу брендовим виробникам з великою кількістю годин роботи.

Розрахунок вибору драйверів для світлодіодів

Перед придбанням пристрою бажано визначитися, які параметри потрібні для драйвера. Взяти для прикладу 6 світлодіодів струмом 0,3 А з падінням напруги 12В. Вибір драйвера визначається схемою сполуки світлодіодів:

  1. Паралельна схема – потрібно перетворювач на 6 У і струм 0,6 А. Напруження потрібно вдвічі менше, але струму – вдвічі більше. Мінус схеми: струми в окремій гілці різні через неоднакових параметрів світлодіодів, тому одна з гілок буде світитися інтенсивніше, ніж друга. 
  2. Послідовна схема – потрібно драйвер на 12 В і струм 0,3 А. Ланцюг одна з однаковим струмом на всьому протязі. Діоди випромінюють світло все з однаковою яскравістю. Мінус схеми – при великій кількості діодів потрібно перетворювач з дуже великою напругою. 
  3. Послідовно-паралельна схема – потрібно driver з такими ж характеристиками, як при паралельній схемі, але діоди будуть світити з однаковою інтенсивністю. Мінус схеми – в перший момент подачі живлення в одному з діодів (через різних характеристик) може виявитися струм, що перевищує номінальне значення в два рази. Світлодіоди витримують нетривалі скачки струму, але все ж ця схема менш краща. Не допускається з’єднувати більше двох діодів паралельно, так як стрибок струму буде значним і може вивести з ладу освітлювальний елемент. 

У всіх трьох випадках потужність драйвера однакова, становить 3,6 Вт (Ватт), розраховується за формулою:

P = I * U,

де I – сила струму (Ампер), U – напруга (Вольт).

Потужність перетворювача не залежить від схеми з’єднання світлодіодів, а залежить лише від їх кількості.

Придбати товар можна в:

  • інтернет-магазинах виробників, Aliexpress або Ebay;
  • спеціальних пунктах реалізації електроніки та радіодеталей.

Рекомендується ретельно підбирати драйвери для світлодіодів, від цього залежить термін їх служби.