Меню

Источник тока для питания мощных светодиодов

Простые линейные стабилизаторы тока для светодиодов своими руками

Известно, что яркость светодиода очень сильно зависит от протекающего через него тока. В то же время ток светодиода очень круто зависит от питающего напряжения. Отсюда возникают заметные пульсации яркости даже при незначительной нестабильности питания.

Но пульсации — это не страшно, гораздо хуже то, что малейшее повышение питающего напряжения может привести к настолько сильному увеличению тока через светодиоды, что они просто выгорят.

Чтобы этого не допустить, светодиоды (особенно мощные) обычно запитывают через специальные схемы — драйверы, которые по сути своей являются стабилизаторами тока. В этой статье будут рассмотрены схемы простых стабилизаторов тока для светодиодов (на транзисторах или распространенных микросхемах).

Стабилизаторы тока на транзисторах

Стабилизаторы тока на транзисторах

Для стабилизации тока через светодиоды можно применить хорошо известные решения:

На рисунке 1 представлена схема, работа которой основана на т.н. эмиттерном повторителе. Транзистор, включенный таким образом, стремится поддерживать напряжение на эмиттере в точности таким же, как и на базе (разница будет только в падении напряжения на переходе база-эмиттер). Таким образом, зафиксировав напряжение базы с помощью стабилитрона, мы получаем фиксированное напряжение на R1.

Далее, используя закон Ома, получаем ток эмиттера: Iэ = Uэ/R1. Ток эмиттера практически совпадает с током коллектора, а значит и с током через светодиоды.

Стабилизатор для светодиодов

Обычные диоды имеют очень слабую зависимость прямого напряжения от тока, поэтому возможно их применение вместо труднодоступных низковольтных стабилитронов. Вот два варианта схем для транзисторов разной проводимости, в которых стабилитроны заменены двумя обычными диодами VD1, VD2:

Ток через светодиоды задается подбором резистора R2. Резистор R1 выбирают таким образом, чтобы выйти на линейный участок ВАХ диодов (с учетом тока базы транзистора). Напряжение питания всей схемы должно быть не меньше, чем суммарное напряжение всех светодиодов плюс около 2-2.5 вольт сверху для устойчивой работы транзистора.

Например, если нужно получить ток 30 мА через 3 последовательно включенных светодиодов с прямым напряжением 3.1 В, то схему следует запитать напряжением не ниже 12 Вольт. При этом сопротивление резистора должно быть около 20 Ом, мощность рассеивания — 18 мВт. Транзистор следует подобрать с максимальным напряжением Uкэ не ниже напряжения питания, например, распространенный S9014 (n-p-n).

Сопротивление R1 будет зависеть от коэфф. усиления транзистора hfe и ВАХ диодов. Для S9014 и диодов 1N4148 достаточно будет 10 кОм.

Светодиодный светильник со стабилизацией тока

Применим описанный стабилизатор для совершенствования одного из светодиодных светильников, описанного в этой статье. Улучшенная схема будет выглядеть так:

Данная доработка позволяет значительно снизить пульсации тока и, следовательно, яркости светодиодов. Но главный плюс схемы заключается в нормализации режима работы светодиодов и защита их от бросков напряжения во время включения. Это приводит к существенному продлению срока службы светодиодной лампы.

LED-светильник со стабилизатором тока

Из осциллограмм видно, что добавив в схему стабилизатор тока для светодиода на транзисторе и стабилитроне, мы тут же уменьшили амплитуду пульсаций в несколько раз:

При указанных на схеме номиналах, на транзисторе рассеивается мощность чуть больше 0.5 Вт, что позволяет обойтись без радиатора. Если емкость балластного конденсатора увеличить до 1.2 мкФ, то на транзисторе будет падать

23 Вольт, а мощность составит около 1 Вт. В этом случае без радиатора не обойтись, но зато пульсации понизятся чуть ли не до нуля.

Вместо указанного на схеме транзистора 2CS4544, можно взять 2SC2482 или аналогичный с током коллектора больше 100 мА и допустимым напряжением Uкэ не менее 300 В (подойдут, например, старые советские КТ940, КТ969).

Желаемый ток, как обычно, задается резистором R*. Стабилитрон рассчитан на напряжение 5.1 В и мощность 0.5 Вт. В качестве светодиодов применены распространенные smd-светодиоды из китайской лампочки (а еще лучше взять готовую лампу и добавить в нее недостающие компоненты).

Стабилизатор тока светодиодов

Теперь рассмотрим схему, представленную на рисунке 2. Вот она отдельно:

Токовым датчиком здесь является резистор, сопротивление которого рассчитывается по формуле 0.6/Iнагр. При увеличении тока через светодиоды, транзистор VT2 начинает открываться сильнее, что приводит к более сильному запиранию транзистора VT1. Ток уменьшается. Таким образом происходит стабилизация выходного тока.

Достоинства схемы — ее простота. К недостатку можно записать довольно большое падение напряжения (а следовательно и мощности) на транзисторе VT1. Это не критично при небольших токах (десятки и сотни миллиампер), однако дальнейшее увеличение тока через светодиоды потребует установки этого транзистора на радиатор.

Стабилизатор тока для светодиодов на полевом транзисторе (схема)

Также, вместо биполярного транзистора, можно применить p-канальный MOSFET. Схема, приведенная ниже, представляет собой мощный светильник на двух 10-ваттных светодиодах и 40-ваттном IRF9510 в корпусе ТО-220 (см. характеристики):

Ток через светодиоды задается подбором резистора R1. VT1 — любой маломощный. Светодиоды — Cree XM-L T6 10W (см. спецификацию) или аналогичные.

Транзистор VT2 и светодиоды необходимо разместить на общем радиаторе, площадью не менее 900 см 2 (это если без принудительного охлаждения). Использование термопасты обязательно. Ребра радиатора должен быть толстым и массивным, чтобы максимально быстро отводить тепло. Оцинкованные профили для гипсокартона, консервные банки из-под селедки и крышки от кастрюль категорически не подходят.

Если такая мощность не нужна, можно сократить количество светодиодов до одного. Но при этом придется понизить напряжение питания на 3-3.5 вольта. Иначе потребляемая мощность останется прежней, транзистор будет греться в два раза сильнее, а светить будет в два раза хуже.

Для снижения мощности правильнее было бы оставить оба светодиода, но уменьшить ток, например, до 2А — тогда мощность упадет с 20 до 12 Вт, а срок жизни светодиодов многократно возрастет. И площадь радиатора можно будет уменьшить до 600 см 2 .

Вместо IRF9510 можно взять, например, IRF9Z34N (19А, 55В) или NDP6020P (24А, 20В). Смотрите сами, какие есть в вашем распоряжении. Если совсем ничего нет, самое время закупиться по дешевке:

наименование характеристики цена
IRF9510 P-channel, 100V, 4A 209 руб. / 10 шт.
IRF9Z34N P-channel, 55V, 19A 124 руб. / 10 шт.
NDP6020P P-channel, 20V, 24A 120 руб. / 10 шт.
Cree XM-L T6 10W, 3A 135 руб. / шт.

Стабилизатор (генератор) тока на полевом транзисторе КП303Е

Ну а самая простейшая схема стабилизатора тока для светодиодов на полевом транзисторе состоит всего лишь из одного транзистора с закороченным накоротко затвором и истоком:

Выходная характеристика полевого транзистора

Вместо КП303Е подойдет, например, BF245C или аналогичный со встроенным каналом. Принцип действия схож со схемой на рисунке 1, только в качестве эталонного напряжения используется потенциал «земли». Величина выходного тока определяется исключительно начальным током стока (берется из даташита) и практически не зависит от напряжения сток-исток Uси. Это хорошо видно из графика выходной характеристики:

На схеме на рисунке 3 в цепь истока добавлен резистор R1, задающий некоторое обратное смещение затвора и позволяющий таким образом изменить ток стока (а значит и ток нагрузки).

Генератор (стабилизатор) тока на MOSFET

Пример самого простого драйвера тока для светодиода представлен ниже:

Здесь применен полевой транзистор с изолированным затвором и встроенным каналом n-типа BSS229. Точное значение выходного тока будет зависеть от характеристик конкретного экземпляра и сопротивления R1.

Это, в общем-то, все способы превратить транзистор в стабилизатор тока. Есть еще так называемое токовое зеркало, но применительно к светодиодным светильникам оно не подходит. Поэтому перейдем к микросхемам.

Стабилизаторы тока на микросхемах

Микросхемы позволяют добиться гораздо более высоких характеристик, чем транзисторы. Чаще всего для сборки стабилизатор тока для светодиодов своими руками используют прецизионные термостабильные источники опорного напряжения (TL431, LM317 и другие).

TL431

Схема включения TL431 в качестве стабилизатора тока

Типовая схема стабилизатора тока для светодиодов на TL431 выглядит так:

Так как микросхема ведет себя так, чтобы поддерживать на резисторе R2 фиксированное напряжение 2.5 В, то ток через этот резистор всегда будет равен 2.5/R2. А если пренебречь током базы, то можно считать, что I = IR2. И чем выше будет коэффициент усиления транзистора hfe, тем больше эти токи будут совпадать.

R1 рассчитывается таким образом, чтобы обеспечить минимальный рабочий ток микросхемы — 1 мА.

Схема светильника без пульсаций (LED-лампа на TL431)

А вот пример практического применения TL431 в светодиодной лампе:

На транзисторе падает около 20-30 В, рассеиваемая мощность составляет менее 1.5 Вт. Кроме указанного на схеме 2SC4544 можно применить более мощный BD711 или старый советский КТ940А. Транзисторы в корпусе TO-220 не требуют установки на радиатор до мощностей 1.5-2 Вт включительно.

Резистор R3 служит для ограничения импульса зарядки конденсатора при включении питания. Ток через нагрузку задается резистором R2.

В качестве нагрузки Rн здесь выступают 90 белых чип-светодиодов 2835. Максимальная мощность при токе 60 мА составляет 0.2 Вт (24Lm), падение напряжения — 3.2 В. Также можно применить любые другие подходящие светодиоды, например, SMD5050.

Читайте также:  Выход по току это в металлургии

Для увеличение срока службы мощность диодов специально занижена на 20% (0.16 Вт, ток 45 мА), соответственно, суммарная мощность всех светодиодов составляет — 14 Вт.

Хотя я бы рекомендовал найти светодиоды в точно таком же форм-факторе (2.8х3.5мм), но мощностью 0.5 Вт. Они и греться будут меньше и прослужат дольше.

Найти такие светодиоды, а также все необходимое для сборки схемы можно по этим ссылкам:

наименование характеристики цена
SMD 2835 LED, 3.3V, 0.15A, 0.5W 67 руб. / 100 шт.
2SC4544 NPN, 300V, 0.1A 10 руб. / шт.
BD711 NPN, 100V, 12A 120 руб. / 10 шт.
1N4007 1000V, 1A 51 руб. / 100 шт.
TL431A 36V, 100mA 87 руб. / 100 шт.

Разумеется, приведенную схему стабилизатора тока для светодиодов на 220 В можно пересчитать под любой необходимый ток и/или другое количество имеющихся в распоряжении светодиодов.

С учетом допустимого разброса напряжения 220 Вольт (см. ГОСТ 29322-2014), выпрямленное напряжение на конденсаторе C1 будет находиться в диапазоне от 293 до 358 В, поэтому он должен быть рассчитан на напряжение не менее 400 В.

Исходя из диапазона питающих напряжений, рассчитываются параметры остальных элементов схемы.

Например, резистор, задающий рабочий режим микросхемы DA1 должен обеспечивать ток не менее 0.5 мА при напряжении на С1 = 293 В. Максимальное количество светодиодов не должно превышать NLED = 100 мА). Отлично подойдут упомянутые выше 1N4007.

Как видите, схемка простейшая и не содержит каких-либо доростоящих компонентов. Вот текущие цены (и они, скорее всего, будут и дальше снижаться):

название характеристики стоимость
SMD 5630 LED, 3.3V, 0.15A, 0.5W 240руб. / 1000шт.
LM317 1.25-37V, >1.5A 112руб. / 10шт.
MB6S 600V, 0.5A 67руб. / 20шт.
120μF, 400V 18х30mm 560руб. / 10шт.

Таким образом, потратив в общей сложности 1000 руб., можно собрать десяток 30-ваттных (. ) не мерцающих (. ) лампочек. А так как светодиоды работают не на полную мощность, а единственный электролит не перегревается, то эти лампы будут практически вечными.

Вместо заключения

К недостаткам приведенных в статье схем следует отнести низкий КПД за счет бесполезной траты мощности на регулирующих элементах. Впрочем, это свойственно всем линейным стабилизаторам тока.

Низкий коэффициент полезного действия неприемлем для устройств, питающихся от автономных источников тока (светильники, фонарики и т.п.). Существенного повышения КПД (90% и более) можно добиться применением импульсных стабилизаторов тока.

Источник

Питание светодиодов с помощью ZXSC300

Давиденко Юрий. г. Луганск
Адрес Email —
david_ukr (at) list.ru
(замените (at) на @)

Целесообразность использования светодиодов в фонарях, велофарах, в устройствах местного и дежурного освещениям на сегодняшний день не вызывает сомнений. Светоотдача и мощность светодиодов растет, а цены на них падают. Источников света, в которых вместо привычной лампы накаливания используются светодиоды белого свечения становиться всё больше и купить их не составляет труда. Магазины и рынки заполнены светодиодной продукцией китайского производства. Но качество этой продукции оставляет желать лучшего. По этому возникает необходимость в модернизации доступных (в первую очередь по цене) светодиодных источников света. Да и заменить лампы накаливания на светодиоды в добротных фонарях советского производства тоже имеет смысл. Надеюсь, что приведенная далее информация будет не лишней.

Как известно, светодиод имеет нелинейную вольтамперную характеристику с характерной «пяткой» на начальном участке.

Рис. 1 Вольт-амперная характерисика светодиода белого свечения.

Как мы видим, светодиод начинает светиться, если на него подано напряжение больше 2,7 В. При питании его от гальванической или аккумуляторной батареи, напряжение которой процессе эксплуатации постепенно уменьшается, яркость излучения будет изменяться широких пределах. Чтобы избежать, этого необходимо питать светодиод стабилизированным током. А ток должен быть номинальным для данного типа светодиода. Обычно для стандартных 5-мм светодиодов он составляет среднем 20 мА.

По этой причине приходится применять электронные стабилизаторы тока, которые ограничивают стабилизируют ток, протекающий через светодиод. Часто бывает необходимо запитать светодиод от одного или двух элементов питания напряжением 1,2 – 2,5 В. Для этого используют повышающие преобразователи напряжения. Поскольку любой светодиод является, по сути, токовым прибором, точки зрения энергоэффективности выгодно обеспечивать прямое управление током, протекающим через него. Это позволяет исключить потери, возникающие на балластном (токоограничительном) резисторе.

Одним из оптимальных вариантов питания различных светодиодов от автономных источников тока небольшого напряжения 1-5 вольт является использование специализированной микросхемы ZXSC300 фирмы ZETEX. ZXSC300 это импульсный (индуктивный) повышающий преобразователь DC-DC c частотно-импульсной модуляцией.

Особенности:

Рассмотрим принцип работы ZXSC300.

На рисунке Рис.2 показана одна из типовых схем питания белого светодиода импульсным током с помощью ZXSC300. Импульсный режим питания светодиода позволяет максимально эффективно использовать энергию, имеющуюся в батарейке или аккумуляторе.

Кроме самой микросхемы ZXSC300 преобразователь содержит: элемент питания 1,5 В, накопительный дроссель L1, силовой ключ – транзистор VT1, датчик тока – R1.

Работает преобразователь традиционным для него образом. В течение некоторого времени за счет импульса, поступающего с генератора G (через драйвер), транзистор VT1 открыт и ток через дроссель L1 нарастает по линейному закону. Процесс длиться до момента, когда на датчике тока -низкоомном резисторе R1 падение напряжение достигнет величины 19 мВ. Этого напряжения достаточно для переключения компаратора (на второй вход которого подано небольшое образцовое напряжение с делителя). Выходное напряжение с компаратора поступает на генератор, в результате чего силовой ключ VT1 закрывается и энергия, накопленная в дросселе L1, поступает в светодиод VD1. Далее процесс повторяется. Таким образом, из первичного источника питания в светодиод поступает фиксированные порции энергии, которые он преобразует в световую.

Управление энергией происходит с помощью частотно-импульсной модуляции ЧИМ (PFM Pulse Frequency Modulation). Принцип ЧИМ заключается в том, что изменяется частота, а постоянным остаётся длительность импульса или паузы, соответственно, открытого (On-Time) и закрытого (Off-Time) состояния ключа. В нашем случаи неизменным остаётся время Off-Time, т.е. длительность импульса, при котором внешний транзистор VT1 находится в закрытом состоянии. Для контроллера ZXSC300 Toff составляет 1,7 мкс.

Это время достаточно для передачи накопленной энергии из дросселя в светодиод. Длительность импульса Ton, в течение которого открыт VT1, определяется величиной токоизмерительного резистора R1, входным напряжением, и разницей между входным и выходным напряжением, а энергия, которая накапливается в дросселе L1, будет зависеть от его величины. Оптимальным считается, когда полный период Т равен 5мкс (Toff +Ton). Соответственна рабочая частота F=1/5мкс =200 кГц.

При указанных на схеме Рис.2 номиналах элементов осциллограмма импульсов напряжения на светодиоде имеет вид

Рис.3 вид импульсов напряжения на светодиоде. (сетка 1В/дел, 1мкс/дел)

Рис.3 вид импульсов напряжения на светодиоде. (сетка 1В/дел, 1мкс/дел)

Немного подробнее об используемый деталях.

Транзистор VT1 -FMMT617, n-р-n транзистор с гарантированным напряжением насыщения коллектор-эмиттер не более 100 мВ при токе коллектора 1 А. Способен выдерживать импульсный ток коллектора до 12 А (постоянный 3 А), напряжение коллектор-эмиттер 18 В, коэффициент передачи тока 150. 240. Динамические характеристики транзистора: время включения/ выключения 120/160 нс, f =120 МГц, выходная емкость 30 пф.

FMMT617 является лучшим коммутационным устройством, которое можно использовать совместно с ZXSC300. Он позволяет получить высокий КПД преобразования при входном напряжении меньше одного вольта.

Накопительный дроссель L1.

В качестве накопительного дросселя можно использовать как промышленные SMD Power Inductor, так и самодельные. Дроссель L1 должен выдерживать максимальный ток силового ключа VT1 без насыщения магнитопровода. Активное сопротивление обмотки дросселя не должно превышать 0,1 Ом иначе КПД преобразователя заметно снизиться. В качестве сердечника для самостоятельной намотки хорошо подходят кольцевые магнитопроводы (К10x4x5) от дросселей фильтров питания использующиеся в старых компьютерных материнских платах. На сегодняшний день б/у компьютерное «железо» можно приобрести по бросовым ценам на любом радиорынке. А «железо» — это неисчерпаемый источник разнообразный деталей для радиолюбителей. При самостоятельной намотки для контроля понадобится измеритель индуктивности.

Токоизмерительный резистор R1. Низкоомный резистор R1 47мОм получен параллельным соединением двух SMD резисторов типоразмера1206 по 0,1 Ом.

Светодиод VD1.

Светодиод VD1 белого свечения с номинальным рабочим током 150 мА. В авторской конструкции используется два четырехкристальных светодиода соединенные параллельно. Номинальный ток одного из них составляет 100 мА, другого 60 мА. Рабочий ток светодиода определен путем пропускания через него, стабилизированного постоянного тока и контроля температуры катодного (минусового) вывода, который является радиатором и отводит тепло от кристалла.

При номинальном рабочем токе температура теплоотводящего вывода не должна превышать 40 — 45 градусов. Вместо одного светодиода VD1 также можно использовать восемь параллельно соединенных стандартный 5 мм светодиодов с током 20 мА.

Внешний вид устройства

Читайте также:  Плавку гололеда электрическим током

Рис. 4a.

Рис. 4b.

Печатная плата показана на Рис. 5

Печатная плата

Рис. 5 (размер 14 на 17 мм).

При разработке плат для подобных устройств необходимо стремиться к минимальным значениям емкости и индуктивности проводника соединяющий К VT1 с накопительным дросселем и светодиодом, а также к минимальным индуктивности и активному сопротивлению входных и выходных цепей и общего провода. Сопротивление контактов и проводов через которые поступает напряжение питания должно быть тоже минимально.

На следующих схемах Рис. 6 и Рис. 7 показан способ питания мощных светодиодов типа Luxeon с номинальным рабочим током 350 мА

Рис. 6 Способ питания мощных светодиодов типа Luxeon

Рис. 7 Способ питания мощных светодиодов типа Luxeon — ZXSC300 запитана от выходного напряжения.

В отличие от рассмотренной ранее схемы здесь питание светодиода происходит не импульсным, а постоянным током. Это позволяет легко контролировать рабочий ток светодиода и КПД всего устройства. Особенность преобразователя на Рис. 7 заключается в том, что ZXSC300 запитана от выходного напряжения. Это позволяет ZXSC300 работать (после запуска) при снижении входного напряжения вплоть до 0,5 В. Диод VD1 — Шотки рассчитанный на ток 2А. Конденсаторы С1 и С3 — керамические SMD, С2 и С3 — танталовые SMD.

Печатные платы показаны на Рис. 8 Рис. 9 (размер 25 на 25 мм).

На Рис. 10 показана схема питания 5-6 светодиодов включённых последовательно с рабочим током 20мА.

Рис. 10 Схема питания 5-6 светодиодов включённых последовательно с рабочим током 20мА.

В таблице 1 приведены рекомендации по выбору элементов схемы.

Входное напряжение питание, В. Рабочий ток светодиодов, мА Количество светодиодов последовательно соединенных. Сопротивление токоизмерительного резистора, мОм. Индуктивность накопительного дросселя, мкГн.
1,5 20 1 270 68
1,5 30 1 180 68
1,5 50 1 100 68
1,5 20 2 150 100
1,5 30 2 100 100
1,5 50 2 39 100
3,5 20 3 220 68
3,5 20 4 150 68
3,5 20 6 77 68
3,5 30 6 47 68
5 20 4 270 68
5 30 6 100 68

На сегодняшний день стали доступны в использовании мощные 3 – 5 Вт светодиоды различных производителей (как именитых так и не очень).

светодиоды различных производителей

И в этом случаи применение ZXSC300 позволяет легко решить задачу эффективного питание светодиодов с рабочим током 1 А и более.

В качестве силового ключа в данной схеме удобно использовать подходящий по мощности n-канальный (работающий от 3 В) Power MOSFET, можно также использовать сборку серии FETKY MOSFET (с диодом Шотки в одном корпусе SO-8).

С помощью ZXSC300 и нескольких светодиодов можно легко вдохнуть вторую жизнь в старый фонарь. Модернизации был подвергнут аккумуляторный фонарь ФАР-3.

внешний вид модернизированного фонаря ФАР-3.

Рис.11 внешний вид модернизированного фонаря ФАР-3.

Светодиоды использовались 4-х кристальные с номинальным током 100 мА — 6 шт. Соединены последовательно по 3. Для управления световым потоком применены два преобразователя на ZXSC300, имеющих независимое вкл/выкл. Каждый преобразователь работает на свою тройку светодиод.

внешний вид преобразователей и платы со светодиодами.

Рис.12 внешний вид преобразователей и платы со светодиодами.

Платы преобразователей выполнены на двухстороннем стеклотекстолите, вторая сторона соединена с минусом питания.

Рис.13 — принципиальные схемы преобразователей для питания трех светодиодов с номинальным током 100 мА.

Рис.14 — принципиальные схемы преобразователей для питания трех светодиодов с номинальным током 100 мА.

В фонаре ФАР-3 в качестве элементов питания используются три герметичных аккумулятора НКГК-11Д (KCSL 11). Номинальное напряжение этой батареи 3,6 В. Конечное напряжение разряженной батареи составляет 3 В (1 В на элемент). Дальнейший разряд нежелателен т. к. это приводит к сокращению срока службы батареи. А дальнейший разряд возможен — преобразователи на ZXSC300 работают, как мы помним, вплоть до 0,9 В.

Поэтому для контроля напряжения на батарее было спроектировано устройство, схема которого показана на Рис. 15.

Рис.15 — принципиальная схема устройства контроля напряжения на батареи 3 НКГК-11Д.

В данном устройстве используется недорогая доступная элементная база. DA1 — LM393 всем известный сдвоенный компаратор. Опорное напряжения 2,5 В получаем с помощью TL431 (аналог КР142ЕН19). Напряжение срабатывания компаратора DA1.1 около 3 В задаётся делителем R2 -R3 (для точного срабатывания возможно потребуется подбор этих элементов). Когда напряжение на батареи GB1 снижается до 3 В загорается красный светодиод HL1, если напряжение больше 3 В то HL1 гаснет и загорается зеленый светодиод HL2. Резистор R4 определяет гистерезис компаратора.

Печатная плата устройства контроля показана на Рис. 16 (размер 34 на 20 мм).

Если у вас возникли трудности с приобретением микросхемы ZXSC300, транзистора FMMT617 или низкоомных SMD резисторов 0,1 Ом, можно обращаться к автору на e-mail david_ukr (аt) list.ru

Вы можете приобрести следующие компоненты (доставка почтой)

Источник

Выбор источника питания для светодиодов

Запись дневника создана пользователем Лифтанутый, 31.03.12
Просмотров: 27.091, Комментариев: 27

Лифтанутый Для того, чтобы включить светодиод, можно использовать привычный источник постоянного напряжения — аккумулятор, батарейку, зарядное устройство и пр.

Для питания светодиодных светильников, также как и для других электроприборов, требуется обычная электрическая сеть, которая присутствует в любой квартире в виде розетки.
Всем известно словосочетание » 220 вольт». Нам больше информации не нужно. Если написано 220В — значит в розетку можно включать.
Для светодиодов тоже есть блоки питания на 220В. Сегодня есть самые разные конструкции светодиодов, которым нужно разное питание. Например светодиодные ленты и модули требуют напряжение постоянного тока 12В или 24В, значит источником может служить любой блок питания, который переменное 220В преобразует в постоянное напряжение 12В. ( как в автомобиле). Такие устройства мы часто встречаем в быту. Они питают разные гаджеты, их еще называют сетевыми адаптерами. адаптеры.jpg
Можно использовать БП от компьютера, предварительно упаковав его в изолированный корпус.

Но мощные растительные светодиоды правильнее и удобнее питать специальными источниками но не напряжения , а источниками тока -драйверами. Название это придуманно маркетологами, это полезно, оно позволяет отличить их от простого блока питания. Внешне их можно отличить от блоков питания только по маркировке (!)
Запомните: драйвер — источник стабильного постоянного тока. (именно тока , а не напряжения!)

Ток светодиода — его важнейший параметр и его нужно обязательно соблюдать. Наши одноваттные светодиоды обычно имеют в паспорте указание о номинальном токе 350мА, 700мА и т.д. Это не значит, что он не может работать при других токах — может. Но если ему дать ток выше номинального -он будет светить намного ярче, но из-за перегрева его срок службы сократится. Планируется появление более мощных светодиодов, у которых номинальный рабочий ток будет другим, намного больше.
Поэтому не надо превышать номинальный ток, а правильнее даже чуть занизить его до 320мА. Это обеспечит сохранение ресурса длительное время 50000часов, за счет неперегрева кристалла.
Простейший драйвер – это резистор, который включается последовательно со светодиодом , ограничивает ток и «гасит» избыток напряжения, преобразуя проходящий ток в тепло. Однако неэкономично!
Мощные светодиоды так подключать можно, но очень неудобно – нужны мощные резисторы. Для них нужно свое место крепления и пр. Если нужна головная боль — используйте резисторы и обычные источники стабилизированного напряжения.
Исправный драйвер ни при каких условиях не выдаст больше тока, чем нужно — как бы вы не подключали диоды .

Но драйверов уже стало много, они похожи на электронные трансформаторы для галогенок и продавцы не всегда компетентны — поэтому надо внимательно смотреть его этикетку- шильдик. Там должны быть указаны параметры входного напряжения и выходного.
Рассмотрим такие этикетки-шильдики.

На фото два драйвера во влагозащищенных корпусах. (Бывают вообще без корпуса — не берите, если не имеете достаточного опыта). Оба драйвера обеспечивают ток 320мА. Оба работают от сети 220 В ( 100-240V). Верхний драйвер позволяет подключить 30- 40штук одноваттных светодиодов, а нижний от 5 до 12шт. Информация о пределах выходного напряжения драйвера является самой важной, она показывает сколько светодиодов можно подключить в цепь ( это суммарное падение напряжения для всей цепи)
[​IMG]
Для чего это нам? Эта информация нужна для предварительной проверки возможности драйвера запитать определенное количество светодиодов с учетом цвета кристалла. Падение напряжения на светодиоде зависит от типа кристалла. Напомню, что для красных -это 1,8-2,1Вольта, а для синих, зеленых и белых — это 3-3,5Вольта.

Например, мы хотим засветить 5 красных светодиода. Если соединим их в цепь — получим суммарное напряжение на концах цепи 5 х 2 = 10Вольт. На нижнем драйвере написано 5-12 штук, а напряжение минимум 15Вольт. Нельзя недогружать драйвер! Маловато 5 штук, еще надо хотя бы 3штуки (8штХ 2В= 16В). Если бы это были синие 5шт, то напряжение цепи5х3 = 15В — подходит.

Читайте также:  Ток проверки емкости аккумуляторов

Именно потому, что светильник состоит из разных по цвету светодиодов — нужно сначала подсчитать суммарное падение напряжения на всей цепи и только тогда выбирать драйвер. Напряжение нашей светодиодной цепи должно быть в пределах выходного напряжения, указанного на этикетке драйвера. Если вы не попадаете в указанные пределы — тогда придется добавить лишние или убавить рассчитанное ранее количество светодиодов. Это в случае, когда нельзя подыскать другой драйвер.

Из практики: если вы правильно все посчитали, а светильник «моргает» светодиодами — значит ему нехватает нагрузки. Придется добавить светик- другой. Я добавляю зеленые — они здорово улучшают восприятие глазом, хотя растениям от этого немного пользы.

Никогда не загружайте драйвер до верхнего предела мощности- это ведет к его перегреву и снижению надежности, ведь внешняя среда непредсказуема. Вдруг жарко станет на кухне от предпраздничной жарки — варки и он перегреется. капут, однако может быть.
Если вам попадется драйвер на больший ток, например 700мА- его можно использовать для светиков на 350мА, но тогда придется сделать две параллельные светодиодные цепи, либо отдельные светики включать попарно. При этом возможны неприятности — если один светодиод сгорит ( не было ни разу), то вторая цепь окажется под удвоенным током, но будет продолжать работать с увеличенной яркостью пока вы не вмешаетесь:

Будьте внимательны — есть драйверы, подключаемые к источникам низкого напряжения 12V, 24V — это указано в этикетке. А выходные напряжения у них могут быть такими же, как и у сетевых.

Дополнение. Кроме одноватных есть и другие светодиоды: 3,5,10 ватт и далее. На драйвере указаны пределы суммарной мощности. Например, верхний драйвер (30-40вТ) может запитать или 30шт одноваттных или 10шт трехваттных и т.п. Главное не уйти за пределы этих параметров.
примечание светодиодные драйвера можно включать параллельно на одну
нагрузку. Это дает возможность быстро увеличивать мощность светового потока
светодиодного светильника за счет увеличения — уменьшения силы тока. (В разумных пределах, конечно.)

Например рассада стала тянуться — увеличиваем ток вдвое через синие
светодиоды. При номинальном токе 350мА (если теплоотвод хороший) , это возможно однако
это уже снижает ресурс долговечности.

Можно для этой цели использовать дополнительный светильник, который
питается дополнительным драйвером только на время интенсивного торможения
рассады томатов.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ:

1. включение -выключение драйвера( ов) должно быть только в сетевом проводе
(220В), а не на выходе к светодиодам.
Нельзя коммутировать вторичную цепь драйвера-могут выйти из строя светодиоды.

2. Не забудьте заранее увеличить площадь теплоотвода для светодиодов, при
использовании дополнительного тока. И хорошо «утеплите»
Номенклатура доступных драйверов непрерывно расширяется. Многие
российские заводы начали поставлять «свои» драйвера собранные из китайских
полуфабрикатов — это конечно радует. Но при этом стали попадаться
драйвера по привлекательной цене, в характеристиках которых не указаны очень
важные для электробезопасности сведения. Нам с вами не обязательно знать
электрическую схему драйвера, но степень защиты от поражения электрическим
током зависит именно от нее. Об этом подробнее.

Если в схеме есть трансформатор ( у него две обмотки и более) — то
он гальванически отделяет сеть от светодиодов (нет электрической связи между
проводами 220В и проводами для подключения светодиодов!).
А если вместо трансформатора ( для экономии), стоит дроссель с двумя
обмотками, то никакого гальванического разделения входной и выходной цепей
не будет! На самом деле, для профессионалов, ничего страшного в этом нет.
Такие драйвера можно использовать для светильников, висящих на недоступной
высоте. В таких конструкциях предусматривают невозможность связи
светодиодов с корпусом и есть надежное заземление!

Но использовать такие драйвера для самодельных светильников досветки растений ОПАСНО для
ЖИЗНИ. потому что фазный провод может быть гальванически связан с
металлическим каркасом светильника. И рядом вода, жена и дети!
Поэтому, приобретая драйвера, обязательно интересуйтесь наличием гальванической развязки.

Источник



Как выбрать блок питания для светодиодов

Наиболее энергоэффективной технологией искусственного освещения на сегодняшний день является освещение светодиодное. А поскольку светодиоды — изделия капризные, питание им нужно особое. Нельзя просто взять и включить светодиоды в розетку, а если это и выглядит так, то скорее всего преобразователь сетевого напряжения в требуемое низкое постоянное напряжение есть, но он скрыт внутри цокольной части, скажем, светодиодной лампы.

Однако не всегда мы имеем дело со светодиодной лампой, иногда необходимо подключить единичные светодиоды или светодиодную ленту, поэтому выбор блока питания для светодиодов для кого-то может стать вполне актуальной задачей. Давайте же в рамках данной статьи разберемся, что — к чему.

Как выбрать блок питания для светодиодов

Блок питания для светодиодов или LED-драйвер

Правильно выбранный блок питания для светодиодов — залог качественного и надежного освещения. А поскольку светодиодам необходим постоянный ток, то сетевое напряжение необходимо сначала преобразовать. Этим и занимается блок питания для светодиодов. Блок питания или LED-драйвер обеспечивает светодиодам постоянный ток при номинальном напряжении.

Для самого преобразователя константой может быть 5, 12, 24 или 48 вольт постоянного напряжения, в зависимости от конфигурации вашей светодиодной сборки, либо постоянным может быть непосредственно ток, например 350 или 700 миллиампер, а напряжение будет немного «плавать» в зависимости от текущей температуры светодиодов.

Ток для светодиодных сборок, как правило, составляет от нескольких сот миллиампер до единиц ампер. Для светодиодных лент даже нормируется удельная мощность на метр длины, скажем 4,8 или 16 Вт на метр длины ленты.

Блок питания

Источники постоянного напряжения для светодиодов называют блоками питания для светодиодов. Они выглядят как плата внутри перфорированного корпуса из нержавейки (вверху на рисунке) или как зарядное устройство для портативной техники.

Светодиодный драйвер

Источники же постоянного тока для светодиодов называют светодиодными драйверами или LED-драйверами. Они похожи на металлизированный или пластиковый (как слева на рисунке) блок питания ноутбука. Но и для тех, и для других источников питания для светодиодов, будь постоянным напряжение или ток, — нормируется максимальная отдаваемая мощность в ваттах. Например 12 В 240 Вт или 350 мА 24 Вт.

Сразу ясно, в каком случае постоянным будет напряжение, а в каком — ток. В первом случае напряжение постоянное, а ток станет зависеть от количества подключенных параллельно светодиодных сборок — максимальный ток для нашего примера 20 А. Во втором случае очевидно, что максимальное напряжение составит 68,5 В, и станет зависеть от того, сколько светодиодных сборок на 350 мА будет соединено последовательно.

Светодиодная лента

Какой источник питания для светодиодов выбрать

Типичных случаев использования светодиодов с блоком питания три:

блок питания изначально встроен в источник света (например светодиодная лампа или прожектор);

светодиодный источник света имеет номинальное напряжение питания, и такие источники будут соединяться по несколько параллельно или будет лишь один (распространенный вариант — светодиодные ленты на 12 вольт);

имеются несколько светодиодных сборок, для которых не желательно превышать номинальный ток, и таких сборок несколько, их необходимо объединить последовательно (напряжение указывается диапазоном, например 11-13 В или 15-18 В).

В первом случае все ясно, нет надобности в приобретении источника питания, достаточно позаботиться об условиях эксплуатации: защитить прожектор от влаги козырьком, например.

Во втором случае подойдет блок питания постоянного напряжения для светодиодов в перфорированном корпусе: количество метров лент умножьте на мощность погонного метра ленты, — это и будет общая их мощность.

Если ленты будут соединяться параллельно, то их номинальное напряжение и берется в расчет при выборе блока питания, а мощность блока питания возьмите на 5-10% больше общей мощности лент. Например: 7,5 метров ленты на 12 вольт с погонной мощностью 7,36 Вт/м — это 55,2 ватт при 12 вольтах, соответственно выбираем блок питания постоянного тока с выходными параметрами 12 В 60 Вт.

Блок питания для светодиодов и светодиодных лент

В третьем случае прикиньте количество светодиодных сборок, и подберите LED-драйвер на подходящий диапазон напряжений. Например: есть 5 неких светодиодных сборок на номинальный ток 300 мА, напряжение для каждой сборки указано около 15 вольт.

Для последовательного соединения потребуется предельное напряжение 75 вольт, а ток 300 мА. Выбираем LED-драйвер на диапазон от 50 до 80 В, на ток 300 мА. В зависимости от того, будет ли драйвер установлен на улице или в помещении — выбираем тип корпуса устройства с соответствующим классом защиты оболочки IP.

Узнать подробнее об устройстве блоков питания и драйверов для светодиодов можно здесь: Схемотехника блоков питания для светодиодных лент и не только

Источник