Подключение светодиодной ленты к драйверу

Сегодня в продаже можно увидеть множество различных типов источников питания для светодиодов. Данная статья призвана облегчить выбор нужного вам источника.

Прежде всего, рассмотрим различие стандарного блока питания и драйвера для светодиодов. Для начала нужно определиться – что такое блок питания ? В общем случае это – источник питания любого типа, представляющий собой отдельный функциональный блок. Обычно он имеет определенные входные и выходные параметры, причем неважно – для питания каких именно устройств предназначен. Драйвер для питания светодиодов обеспечивает стабильный ток на выходе. Другими словами – это тоже блок питания. Драйвер – это лишь маркетинговое обозначение – дабы избежать путаницы. До появления светодиодов источники тока – а им и является драйвер, не имели широкого распространения. Но вот появился сверхяркий светодиод – и разработка источников тока пошла семимильными шагами. А чтобы не путаться – их называют драйверами. Итак, давайте договоримся о некоторых терминах. Блок питания – это источник напряжения (constant voltage), Драйвер – источник тока (constant current). Нагрузка – то, что мы подключаем к блоку питания или драйверу.

Блок питания

Блок питания на основе трансформатора

В основе такого блока питания лежит большая, железная, гудящая штуковина.:) Ну, нынешние трансформаторы гудят поменьше. Основное достоинство – простота и относительная безопасность таких блоков. Они содержат минимум деталей, но при этом обладают неплохими характеристиками. Основной минус – КПД и габариты. Чем больше мощность блока питания – тем он тяжелее. Часть энергии расходуется на "гудение" и нагрев 🙂 Кроме того, в самом трансформаторе теряется часть энергии. Другими словами – просто, надежно, но имеет большой вес и много потребляет – КПД на уровне 50-70%. Имеет важный неотъемлемый плюс – гальваническую развязку от сети. Это означает, что если произойдет неисправность или вы случайно залезете рукой во вторичную цепь питания – током вас не стукнет 🙂 Еще один несомненный плюс – блок питания может быть включен в сеть без нагрузки – это ему не повредит.
Но давайте посмотрим, что будет, если перегрузить такой блок питания.
Имеется : трансформаторный блок питания с выходным напряжением 12 вольт и мощностью 10 ватт. Подключим к нему лампочку 12 вольт 5 ватт. Лампочка будет светиться на все свои 5 ватт и потреблять тока 5 / 12 = 0,42 А .

Подключим вторую лампочку последовательно к первой, вот так :

Обе лампочки будут светиться, но очень тускло. При последовательном соединении ток в цепи останется тем же – 0,42 А, а вот напряжение распределится между двумя лампочками, то есть каждая получит по 6 вольт. Понятно, что светиться они будут еле-еле. Да и потреблять при этом будут каждая примерно по 2,5 Вт.
Теперь изменим условия – подключим лампочки параллельно :

Импульсный блок питания

Самый простой и яркий представитель – китайский блок питания для галогеновых ламп 12 В. Содержит небольшое количество деталей, легкий, маленький. Размеры 150 Вт блока – 100х50х50 мм, вес грамм 100. Такой же трансформаторный блок питания весил бы килограмма три, а то и больше. В блоке питания для галогенных ламп тоже есть трансформатор, но он маленький, потому что работает на повышенной частоте. Надо отметить, что КПД такого блока тоже не на высоте – порядка 70-80%, при этом он выдает приличные помехи в электрическую сеть. Есть еще множество блоков, основанных на аналогичном принципе – для ноутбуков, принтеров и т.п. Итак, основное достоинство – небольшие габариты и малый вес. Гальваническая развязка также присутствует. Недостаток – тот же, что и у его трансформаторного собрата. Может сгореть от перегрузки 🙂 Так что если вы решили сделать у себя дома освещение на 12 В галогенных лампах – подсчитайте допустимую нагрузку на каждый трансформатор.
Желательно создавать от 20 до 30% запаса. То есть если у вас трансформатор на 150 Вт – лучше не вешайте на него больше, чем 100 Вт нагрузки. И внимательно следите за равшанами, если они делают у вас ремонт. Расчет мощности им доверять не стоит. Также стоит отметить, что импульсные блоки не любят включения без нагрузки. Именно поэтому не рекомендуется оставлять зарядные устройства для сотовых в розетке по окончании зарядки. Впрочем, это все делают, поэтому большинство нынешних импульсных блоков содержат защиту от включения без нагрузки.

Эти два простых представителя семейства блоков питания выполняют общую задачу – обеспечение нужного уровня напряжения для питания устройств, которые к ним подключены. Как уже было сказано выше – устройства сами решают – сколько тока им нужно.

Драйвер

В общем случае драйвер – это источник тока для светодиодов. Для него обычно не бывает параметра "выходное напряжение". Только выходной ток и мощность. Впрочем, вы уже знаете, как можно определить допустимое выходное напряжение – делим мощность в ваттах на ток в амперах.
На практике это означает следующее. Допустим , параметры драйвера следующие : ток – 300 миллиампер, мощность – 3 ватта. Делим 3 на 0,3 – получаем 10 вольт. Это максимальное выходное напряжение , которое может обеспечить драйвер. Предположим, что у нас есть три светодиода, каждый из них рассчитан на 300 мА, а напряжение на диоде при этом должно быть около 3 вольт. Если мы подключим один диод к нашему драйверу, то напряжение на его выходе будет 3 вольта, а ток 300 мА. Подключим второй диод последовательно (см. пример с лампами выше) с первым – на выходе будет 6 вольт 300 мА, подключим третий – 9 вольт 300 мА. Если же мы подключим светодиоды параллельно – то эти 300 мА распределятся между ними примерно поровну, то есть примерно по 100 мА. Если мы подключим к драйверу на 300 мА трехваттные светодиоды с рабочим током 700 мА – они будут получать только 300 мА.
Надеюсь, принцип понятен. Исправный драйвер ни при каких условиях не выдаст больше тока, чем он рассчитан – как бы вы не подключали диоды. Надо отметить, что есть драйвера, которые рассчитаны на любое количество светодиодов, лишь бы их общая мощность не превышала мощность драйвера, а есть те, которые рассчитаны на определенное количество – 6 диодов, например. Некоторый разброс в меньшую сторону они, впрочем, допускают – можно подключить пять диодов или даже четыре. КПД универсальных драйверов хуже чем у их собратьев, рассчитанных на фиксированное количество диодов в силу некоторых особенностей работы импульсных схем. Также драйвера с фиксированным количеством диодов обычно содержат защиту от нештатных ситуаций. Если драйвер рассчитан на 5 диодов, а вы подключили три – вполне возможно , что защита сработает и диоды либо не включатся либо будут мигать , сигнализируя об аварийном режиме. Надо отметить, что большинство драйверов плохо переносят подключение к питающему напряжению без нагрузки – этим они сильно отличаются от обычного источника напряжения.

Итак , разницу между блоком питания и драйвером мы определили. Теперь рассмотрим основные типы драйверов для светодиодов, начиная с самых простых.

Резистор

Конденсаторная схема.

Микросхема LM317

Драйвер на микросхеме типа HV9910

Драйвер с низковольтным входом

Сетевой драйвер

Применение драйверов на практике

Большинство людей, планирующих использовать светодиоды, совершают типичную ошибку. Сначала приобретаются сами СИД, затем под них подбирается драйвер. Ошибкой это можно считать потому, что в настоящее время мест, где можно приобрести в достаточном ассортименте драйвера, не так уж и много. В итоге, имея на руках вожделенные светодиоды, вы ломаете голову – как подобрать драйвер из имеющегося в наличии. Вот купили вы 10 светодиодов – а драйвера только на 9 есть. И приходится ломать голову – как быть с этим лишним светодиодом. Может быть, проще было сразу на 9 рассчитывать. Поэтому выбор драйвера должен происходить одновременно с выбором светодиодов. Далее, нужно учитывать особенности светодиодов, а именно падение напряжения на них. К примеру, красный 1 Вт светодиод имеет рабочий ток 300 мА и падение напряжения 1,8-2 В. Потребляемая им мощность составит 0,3 х 2 = 0,6 Вт . А вот синий или белый светодиод имеет при таком же токе падение напряжения 3-3,4 В, то есть мощность 1 Вт. Стало быть, драйвер с током 300 мА и мощностью 10 Вт "потянет" 10 белых или 15 красных светодиодов. Разница существенная. Типовая схема подключения 1 Вт светодиодов к драйверу с выходным током 300 мА выглядит так :

У стандартных 1 Вт светодиодов минусовой вывод больше плюсового по размеру, поэтому его легко отличить.

Как же быть, если доступны только драйвера с током 700 мА ? Тогда придется использовать четное количество светодиодов, включая их по два параллельно.

Хочу заметить, что многие ошибочно предполагают, что рабочий ток 1 Вт светодиодов – 350 мА. Это не так, 350 мА – это МАКСИМАЛЬНЫЙ рабочий ток. Это означает, что при продолжительной работе необходимо использовать источник питания с током 300-330 мА. Это же верно и для параллельного включения – ток на один светодиод не должен превышать указанной цифры 300-330 мА. Вовсе не значит, что работа на повышенном токе вызовет отказ светодиода. Но при недостаточном теплоотводе каждый лишний миллиампер способен сократить срок службы. К тому же чем выше ток – тем ниже КПД светодиода, а значит, сильнее его нагрев.

Если речь пойдет о подключении светодиодной ленты или модулей, рассчитанных на 12 или 24 вольта, нужно принимать во внимание, что предлагаемые для них источники питания ограничивают напряжение, а не ток, то есть не являются драйверами в принятой терминологии. Это означает, во первых, что нужно внимательно следить за мощностью нагрузки, подключаемой к определенному блоку питания. Во-вторых, если блок недостаточно стабилен, скачок выходного напряжения может погубить вашу ленту. Слегка облегчает жизнь то, что в лентах и модулях (кластерах) установлены резисторы, позводяющие ограничить ток до определенной степени. Надо сказать, светодиодная лента потребляет относительно большой ток. Например, лента smd 5050 , количество светодиодов в которой составляет 60 штук на метр, потребляет около 1,2 А на метр. То есть для запитки 5 метров понадобится блок питания с током не менее 7-8 ампер. При этом 6 ампер потребит сама лента, а один-два ампера нужно оставить про запас, чтобы не перегружить блок. А 8 ампер – это почти 100 ватт. Такие блоки недешевы.
Драйверы более оптимальны для подключения ленты, но найти такие специфические драйвера проблематично.

Подытоживая, можно сказать, что выбору драйвера для светодиодов нужно уделять не меньше, а то и больше внимания, чем светодиодам. Небрежность при выборе чревата выходом из строя светодиодов, драйвера, чрезмерным потреблением и другими прелестями 🙂

Подразумевается, что вы приобрели стандартную светодиодную ленту, одноцветную. Например такую SMD 3528/60 IP20 White. Эта лента состоит из светодиодов 3528, которые располагаются по длине в количестве 60 диодов на 1 погонный метр. 3528 – означает размер одного светодиода. То есть 3,5х2,8 мм. Соответственно 5050 – означает, что размер 5х5 мм. Степень защиты IP 20, белого свечения (Рис.1).

Лента намотана на катушку. Длина светодиодной ленты 5 м. С обоих концов ленты имеются уже припаянные провода (Рис.2). Что довольно удобно, в том случае, если вы собираетесь использовать сразу весь кусок не отрезая его на части. Запомнить полярность легко. Красный – это всегда +(плюс). Нам это понадобится в дальнейшем.

Поскольку светодиодные ленты рассчитаны 12 В постоянного напряжения, то необходимо приобрести помимо самой ленты еще и блок питания, так называемый драйвер. Для нашей ленты нам необходим блок питания на 30 Вт.

Светодиодная лента 3528/60 потребляет 4,8 Вт электрической энергии на 1 м. То есть 5 метров ленты потребляют – 24 Вт. Для питания ленты драйвер надо брать с запасом по мощности + 15-20 % от ее потребления. То есть драйвер для нашей светодиодной ленты на 30 Вт, как раз то что нужно. При условии, что вы ее будете использовать всю, то есть все 5 метров. При недостаточно мощном блоке питания, лента будет светиться, но не будет выдавать 100 % своей яркости. Использование более мощного блока питания нецелесообразно лишь с точки зрения трат на него лишних денежных знаков. А применять можно хоть 60 Ваттный, хоть 100 Ваттный драйвер на 5 метров. Но повторюсь – это не имеет смысла и применимо лишь в случае когда нет подходящего драйвера.

Итак с блоком питания, то бишь драйвером мы определились и выбрали на 30 Вт. Да, еще одна ремарочка. Блоки питания бывают герметичными (для использования вне помещений) и открытыми, только для использования в помещениях. Поскольку наша светодиодная лента имеет степень защиты IP 20, то есть она открытая и не защищена от внешних факторов, в том числе погодных, то подразумевается, что мы ее будем использовать в помещении. Таким образом и драйвер нам подойдет обычный, не герметичный. На 30 Вт драйвера не оказалось, я взял на 40 Вт (Рис.3). Разница в деньгах не критичная на открытые блоки питания.

Давайте разберемся с подключением светодиодной ленты к блоку питания. На картинке (Рис.4) мы видим 5 клемм. L и N (АС) служат для подключения переменного напряжения(того что у нас дома в розетке). К зажиму L надо подключать, так называемую "фазу". Определить её можно обычной индикаторной отверткой. Та которая светится и есть "фаза". N соответственно 0(ноль) или нейтраль. Третий слева зажим – заземляющий. В современных квартирах все розетки уже имеют заземляющий проводник, вот его туда и прикручиваем, он желто-зеленого цвета. Далее идут два зажимчика, к которым мы подключаем нашу светодиодную ленту. Тут все понятно. К -V идет проводник черный(отрицательный), а к +V соответственно красный. Полярность нужно обязательно соблюсти, иначе лента не будет светиться. Некоторые светодиодные ленты даже могут выйти из строя если перепутать проводки. Но это как правило ленты сомнительного производства.

После этих процедур ваша лента должна светиться. Если необходимо постоянно включать/выключать светодиодную ленту, то нужно в цепь включить какой-нибудь выключатель. Этот выключатель лучше ставить в разрыв линии N. Так при отключении выключателя мы отключим полностью питание и на драйвере и на светодиодной ленте. Отрезаем и подпаиваемся.

Далее мы рассмотрим подключение отдельного куска светодиодной ленты

То есть допустим вам надо использовать не все 5 метров, а только лишь 2 метра ленты. Внимательно посмотрев на ленту мы увидим, что через каждые 3 (три) светодиода проходит условная граница, которая и показывает нам, что резать нужно именно тут. То есть отмерив отрезок светодиодной ленты, который вам необходим, смело отрезайте именно в таком месте ленту. Но не забывайте одно старое правило – семь раз отмерь, один раз отрежь! Как правило линия отреза проходит между медными площадками, к которым надо будет припаять концы проводников. На Рис.5 мы видим одноцветную светодиодную ленту, которая имеет стандартную схему с двумя проводниками – +(плюс) и -(минус). На Рис.6 изображена так называемая rgb светодиодная лента, то есть многоцветная. Она имеет 4 контакта для подключения.

Таким образом отрезав нужный кусок светодиодной ленты, нужно припаять два проводочка к этим площадкам, естественно соблюдая полярность. Желательно, чтобы не путаться, к плюсовой припаивать провод красного цвета, это касается одноцветной ленты. Ну а для rgb светодиодной ленты также все просто. Расшифруем аббревиатуру RGB – Red(красный), Green(зеленый), Blue(синий). Соответственно припаивать лучше проводники с изоляцией соответствующего цвета и тогда будет все без путаницы. Еще один нюанс касательно rgb светодиодной ленты. У некоторых производителей рядом с площадочками, через каждые 3 диода промаркировано: R G B, то есть даже если вы возьмете кусочек такой светодиодной ленты, вы всегда будете знать каким образом подключить ее. Но так делают не все производители и такая светодиодная лента скорее исключение из правил и она более дорогая.

Этот кусок статьи я добавляю спустя 1-1,5 после опубликования. Я совсем забыл упомянуть про такие удобные штуки, как коннекторы для светодиодной ленты. С помощью этих полезных девайсов можно ускорить время монтажа светодиодной ленты в разы. Так как паять уже ничего не придется. Давайте рассмотрим их коротенько. Коннекторы для подключения светодиодной ленты бывают нескольких типов.

1. Коннекторы для соединения двух кусков светодиодной ленты между собой (Рис.7).
2. Коннекторы для соединения светодиодной ленты с драйвером (Рис.8).
3. Коннекторы для соединения rgb светодиодной ленты с rgb контроллером (Рис.9).

Далее подключаем светодиодную ленту к блоку питания (драйверу), а его уже непосредственно к сети 220В. В случае rgb светодиодной ленты сначала подключаем контроллер rgb, а далее от него стандартно к блоку питания(драйверу). Естественно всегда соблюдаем полярность.

Светодиоды, в последние годы серьезно потеснившие все остальные источники света, сегодня можно встретить повсеместно. Они используются в квартирах и офисах, освещают улицы, украшают здания и интерьеры. Но для правильной работы полупроводникового источника света необходим качественный и надежный драйвер для светодиодов. Сегодня мы поговорим об этом исключительно важном узле и разберемся, почему этот драйвер так необходим, как он работает, и даже попытаемся сделать led driver своими руками.

Что такое драйвер и зачем он нужен

Если заглянуть в англо-русский словарь, то можно узнать, что драйвер – это буквально «водитель» (driver – водитель, англ.). Откуда такое странное название и что он водит? Для того чтобы в этом разобраться, немного отвлечемся и поговорим о светодиодах.

Светодиод (led) – полупроводниковый прибор, способный излучать свет под воздействием приложенного к нему напряжения. Причем для правильной работы полупроводника напряжение, обеспечивающее оптимальный ток через кристалл, должно быть постоянным и строго стабилизированным. Особенно это касается мощных светодиодов, которые крайне критически относятся к всевозможным перепадам и скачкам питающего тока. Стоит питанию диода чуть снизиться, как упадет ток и, как следствие, уменьшится светоотдача. При малейшем превышении нормальной величины тока полупроводник мгновенно перегревается и сгорает.

Основное назначение драйвера – обеспечить светоизлучающий диод необходимым для его нормальной работы током. Таким образом, led драйвер – это, по сути, блок питания для светодиодов, их «водитель», обеспечивающий длительную и качественную работу полупроводникового осветителя.

Виды светодиодных драйверов

Все драйверы для светодиодов можно разделить по принципу стабилизации тока. На сегодняшний день таких принципов два:

Линейный стабилизатор

Предположим, в нашем распоряжении мощный светодиод, который нужно зажечь. Соберем простейшую схему:

Линейный драйвер для питания светодиода в карманном фонаре

Импульсная стабилизация

Перед нами тот же светодиод, но схему питания соберем несколько иную:

Этот импульсный драйвер способен выдать ток до 3 А безо всяких радиаторов к содержанию ↑

Как подобрать драйвер для светодиодов

Разобравшись с принципом работы led driver, осталось научиться их правильно выбирать. Если ты не забыл основ электротехники, полученных в школе, то дело это нехитрое. Перечислим основные характеристики преобразователя для светодиодов, которые будут участвовать в выборе:

• входное напряжение;
• выходное напряжение;
• выходной ток;
• выходная мощность;
• степень защиты от окружающей среды.

Прежде всего, необходимо решить, от какого источника будет питаться твой светодиодный светильник. Это может быть сеть 220 В, бортовая сеть автомобиля или любой другой источник как переменного, так и постоянного тока. Первое требование: то напряжение, которое ты будешь использовать, должно укладываться в диапазон, указанный в паспорте на драйвер в графе «входное напряжение». Кроме величины, нужно учесть и род тока: постоянный или переменный. Ведь в розетке, к примеру, ток переменный, а в автомобиле – постоянный. Первый принято обозначать аббревиатурой АС, второй DC. Почти всегда эту информацию можно увидеть и на корпусе самого прибора.

Драйвер для питания светодиодов

Причем не просто подходящий, а идеально соответствующий запросам. Слегка пониженный выходной ток продлит жизнь светодиодов, но на яркости их свечения это абсолютно никак не отразится. Потребляемая мощность упадет до 2.7 Вт – будет запас мощности драйвера.

В чем отличия между драйвером для светодиодов и блоком питания для LED ленты

Бытует мнение, что блоки питания для светодиодных лент — нечто другое, чем обычный led драйвер. Попробуем прояснить этот вопрос, а заодно научимся правильно выбирать драйвер для светодиодной ленты. Светодиодная лента – это гибкая подложка, на которой расположены все те же светодиоды. Они могут стоять в 2, 3, 4 ряда, это не так важно. Важнее разобраться, как они соединены между собой.

Все полупроводники на ленте разбиты на группы по 3 светодиода, соединенных последовательно через токоограничивающий резистор. Все группы, в свою очередь, соединены параллельно:

Схема подключения драйвера к гирлянде из трех последовательно включенных светодиодов

Если у тебя очень много светодиодов (скажем, 12 шт.), то их придется разбить на несколько одинаковых групп, а эти группы соединить параллельно. При этом учти, что общая потребляемая светильником мощность составит сумму мощностей всех групп, а рабочее напряжение будет соответствовать напряжению одной группы.

Универсальный драйвер для светодиодов на интегральном стабилизаторе

Здесь микросхема применяется в роли регулирующего элемента, стабилизирующего ток на заданном уровне. Какой величины этот ток будет? Все зависит от сопротивления резистора R1, номинал которого рассчитывается по простой формуле: R = 1.2/I, где:

• R – сопротивление в омах;
• I – необходимый ток в амперах.

Давай попробуем построить драйвер для тех светодиодов, из которых мы делали настольную лампу в начале статьи. Итак, нам нужен драйвер, на напряжение 9.9 В выдающий стабилизированный ток 300 мА. Делаем расчет номинала резистора R1: 1.2/0.3= 4 Ом. Поскольку резистор стоит в токовой цепи, мощность его выбираем не менее 4 Вт.

Здесь отлично подойдут резисторы, используемые практически во всех телевизорах в качестве гасящих по питанию (такие лежат в любом магазине). Они имеют мощность 2 Вт и сопротивление 1-2 Ом. Если резисторы одноомные, то их понадобится 4 шт, если двухомные – 2 шт. Соединяем их последовательно, чтобы сопротивления сложились.

Крепим микросхему на небольшой радиатор и подключаем к выходу нашего драйвера цепочку из трех последовательно соединенных светодиодов, соблюдая полярность. Можно включать. Но куда? Какое входное напряжение у этого драйвера? Вот тут начинается самое интересное. Напряжение на входе должно быть минимум на 2-3 вольта больше того, что необходимо светодиодам, но не более 40 В – больше микросхема не выдержит.

В нашем конкретном случае светодиодам нужно 9.9 В. Значит, на вход можно подать постоянное напряжение величиной от 12 до 40 В. Причем напряжение это может быть нестабилизированное. Подойдет автомобильный аккумулятор, блок питания ноутбука или ПК, понижающий трансформатор с диодным мостом. Подключаем, соблюдая полярность, и наш фонарь готов!

Вот и закончилась наша беседа о led драйверах. Надеюсь, теперь ты не только знаешь, как работает этот важный узел, но и сможешь его правильно выбрать, подключить, а при необходимости даже собрать своими руками.

Источник: automotogid.ru