Схема драйвера для светодиодов 220

Для того чтобы светодиодные лампы работали максимально ярко и эффективно, используются специальные модули – драйверы. Собрать самостоятельно схему драйвера для светодиодов сможет каждый, если, конечно, имеются познания в электротехнике. Смысл работы прибора – преобразовать переменное напряжение, протекающее в сети, в постоянное (пониженное). Но прежде чем приступать к сборке, нужно определиться с тем, какие требования к устройству предъявляются – проанализируйте характеристики и виды приборов.

Для чего нужны драйверы?

Основное назначение драйверов – это стабилизация тока, который проходит через светодиод. Причем нужно учесть, что сила тока, который проходит по кристаллу полупроводника, должна быть точно такой же, как и у светодиода по паспорту. Благодаря этому обеспечивается устойчивое освещение. Кристалл в светодиоде намного дольше прослужит. Чтобы узнать напряжение, необходимое для питания светодиодов, нужно воспользоваться вольт-амперной характеристикой. Это график, показывающий зависимость между напряжением питания и током.

Если планируется проводить освещение светодиодными лампами жилого или офисного помещения, то драйвер должен питаться от бытовой сети переменного тока с напряжением 220 В. Если же светодиоды используются в автомобильной или мототехнике, нужно использовать драйверы, питающиеся от постоянного напряжения, значение 9-36 В. В некоторых случаях (если светодиодная лампа небольшой мощности и питается от сети 220 В) допускается убрать схему драйвера светодиода. От сети если запитано устройство, достаточно включить в схему постоянный резистор.

Взгляд изнутри: 13 LED-ламп и бутылка рома. Часть 3

И снова здравствуйте, мои маленькие любители внутренностей!
Мы, наконец-то, добрались до заключительной части повествования о светодиодных лампах, в рамках которой мы рассмотрим 4 лампы в цоколе E27, а также подведём заключительные итоги этого затянувшегося повествования.

Прошлые две части находятся тут и тут.

Не будем затягивать наш рассказ о лампах и сразу перейдём к главному – внутренностям пациентов, светодиодных ламп от фирм ASD

,
Gauss
и
Supra
.

Светодиодные лампы в цоколе E27: просторный корпус = залог удачной лампочки

Как мы помним из первой части, все светодиодные лампы в цоколе E27 показали достойные характеристики по уровню пульсаций, не превысив 1%. Вполне естественно, что такой драйвер требует достаточно просторного корпуса для размещения хотя бы потому, что имеет больше компонент, нежели конденсаторный балласт. Однако на примере лампочки от фирмы Gauss мы могли убедиться, что даже в корпусе GU5.3 можно компактно разместить драйвер без пульсаций, выполненный по безтрансформаторной технологии.
Что ж, посмотрим, что там внутри у первого подопытного кролика из сегодняшнего списка – лампа производителя ASD

Крышка снимается довольно легко, практически голыми руками, что, по всей видимости, является производственным недостатком/браком, так как клей на обратной стороне присутствует. При этом светодиодная сборка крепится напрямую к металлическому корпусу лампы, однако теплоотвод организован лишь по внешнему кольцу, что, как читатель, наверное, уже понимает, nicht gut. Например, в тех же лампах E14 и GU5.3 сборка контактирует с теплоотводящим корпусом по всей площади.

Легко заметить, что предоставленный объём используется вольготно, без особых усилий по минимизации размеров драйвера. Электрическая схема представлена на изображении ниже. Она выполнена по уже ставшей классической для ламп с большим корпусом безтрансформатормной понижающей топологии. Расположение 28 светодиодов последовательное, при этом кое-где добавлены SMD резисторы(?). Если кто-то знает, зачем это сделано, то напишите, пожалуйста, в комментариях.

Отдельные светодиоды запакованы в продолговатые корпуса и впаяны между медными контактами, аналогичные SMD-компоненты фирма ASD использует и в лампах GU5.3. На рисунке ниже отчётливо видна граница между двумя такими контактами (тёмно-серая область). Размер самого светоизлучающего элемента 253 на 83 микрона.

Следующей на очереди будут две лампы от компании Gauss

мощностью 6.5 и 12 Вт, соответственно. Несмотря на схожесть по многим критериям, данные светодиодные лампы имеют и некоторые различия, например, драйвер, и что самое иментересное – разные светодиоды внутри.

Рассеивающая колба очень удачно закреплена на теле лампы – приходится изрядно попотеть, чтобы выломать (да-да, именно выломать!) её оттуда, ибо клея и герметика в компании Gauss для лампочек не жалеют. Таким образом, совершенно спокойно можно использовать данные лампы в помещениях с высокой влажностью.

Однако лампочки фирмы Gauss имеют ту же проблему, что и ASD, металлический рассеиватель тепла в корпусе лампы соединён с алюминиевой подложкой, на которой закреплены светодиоды лишь по относительно небольшому кольцу вокруг. Конечно, с точки зрения теплофизиков такое решение. быть может, имеет смысл, но всё же…
Про ремонтопригодность
Компания Gauss интересно подошла к данному аспекту. Конечно, я не буду утверждать, что лампы этого производителя полностью ремонтопригодны, а остальные нет. Однако инженеры этой фирмы, очевидно, проработали как момент сборки, так и разборки лампы. Светодиодная сборка на алюминиевой пластине не припаяна намертво к драйверу, как мы можем видеть это повсеместно, а соединяется с помощью нехитрого разъёма. При большом желании, можно распотрошить лампочку, достать драйвер и сборку светодиодов, заменить нужные компоненты (конденсаторы, например) и собрать драйвер с диодами обратно, или, по крайней мере, использовать хороший, «немигающий» драйвер для своих целей! Сам драйвер выполнен по безтрансформаторной технологии. Блоки светодиодов (всего их 12 штук, каждый в отдельном SMD корпусе) соединены последовательно.

Сапфировая подложка светоизлучающих чипов структурирована, как и у ASD — не один ли завод их, подложки, производит?! LED имеют излучающую поверхность аж в 283 на 140 квадратных микрометров, что является одним из самым большим показателей среди представленных ламп.

Обратимся теперь к лампочке на 12 Вт. Принципиально она мало чем отличается от лампы на 6.5 Вт: аналогичный драйвер, хоть и со своими особенностями, та же пластиковая колба с металлическим кольцом-рассеивателем внутри, аналогичные светодиодные модули, хоть и в большем количестве; однако только эта лампа имеет заливку драйвера специальным компаундом.

Про заливку драйвера

Многоуважаемый LampTester разбирал уже лампу от Gauss. Однако я позволю себе не согласиться с автором в плане организации теплоотвода данной лампы. Электрическая схема и теплоотвод выполнены грамотно: дроссель и один из конденсаторов помещены ближе к горячей зоне лампы, которая окружена металлическим ободом для отвода тепла, тогда как более чувствительная элементы находятся в «холодной части». К тому же, заливка должна увеличивать теплообмен с металлической оболочкой, ибо, как известно, воздух является хорошим теплоизолятором (вспоминаем старые оконные рамы). Аналогичную заливку мы уже видели при разборе лампочки от Оптогана и SvetaLED.

С электрической схемой драйвера возникли некоторые проблемы, поэтому блок где должна находится катушка оставлен под знаком вопроса. С одной стороны, используемая микросхема управления подразумевает безтрансформаторный драйвер, однако с другой стороны используемый дроссель имеет 3 вывода на плату, что, казалось бы, говорит нам о драйвере на базе обратноходового преобразователя, но сопротивлениями между контактами/ногами катушки всего-навсего 1.7, 5.8 и 6.2 Ома, что должно не вписывается в схему гальванической развязки в данном драйвере.

В 12 Вт лампочке установлено аж 32 корпуса с LED. Правда, сами светодиоды имеют несколько иной размер 275 на 148 мкм против 283 на 140 мкм у 6.5 Вт лампочки и отличное расположение контактных дорожек. На первый взгляд LED практически идентичны, однако всё же интересно, с чем это может быть связано: разные партии светодиодов или всё-таки они действительно разные для разных по мощности ламп? Напомню, что под нож шли лампы одной цветовой температуры — 2700К.

Светодиодные модули от одной и той же фирмы могут-таки отличаться – вот это поворот!
И последняя в этом классе, лампочка от компании Supra

. Лампочка открывается тяжело, то есть с герметичностью у неё всё в полном порядке: герметика налито достаточно. Контакт нейтральной линии не припаян к самому цоколю, а лишь прижат им, как мы уже говорил в предыдущей части, данный способ фиксации не является самым надёжным – цоколь снять довольно сложно, но можно!

А вот что действительно удивило – светодиодные сборки, закреплённые на вполне гибком текстолите вместо алюминиевой подложки, который в свою очередь термопастой связан с теплоотводящим корпусом. Как следствие, другим положительным моментом стало наличие полноценного теплорассеивателя, а не кольца, как у трёх рассмотренных выше ламп.

Драйвер представленной лампы выполнен на базе технологии… Да, аналогичная история, как и с лампочкой Gauss 12 Вт. Простым прозвоном сложно понять, что представляет собой дроссель с тремя контактами на плате. Поэтому в итоговой таблице хоть эти два драйвера и будут фигурировать под «обратноходовый преобразователь», но скорее всего выполнены они по безтрансформаторной понижающей топологии. Хотя сознательные читатели присылают иногда полезные ссылки, из которых следует, что используемая микросхема подразумевает безтрнсформаторный драйвер.

Теперь проведём немного аналогий. Cветодиоды соединены последовательно-параллельно, как и у лампы ASD (звоночек номер раз).

Наименование управляющей микросхемы — BP2822 от компании BPSemi
Если же мы взглянем на сами светоизлучающие элементы, то окажется, что по габаритам (251 на 83 против 253 на 83 микрона), расположению контактных площадок и микроструктуре, они полностью идентичны светодиодам в лампе компании ASD (звоночек номер два). Да, они упакованы в корпус по две штуки, однако зачастую сам их в разные корпуса: по одному, два, три, четыре и так далее. Так что вполне можно выдвинуть предположение, что лампочки ASD и Supra начинены LED-модулями одного и того же производителя. При эквивалентной начинке (драйвер+светодиоды), схожих светотехнических показателях не удивительно, что в рознице стоимость ламп практически не отличается – около 250-270 рублей (август-сентябрь 2015).

Deja vu? Таки да, полная идентичность с лампой ASD

Финальные выводы

Что ж, после такого длительного и где-то не всегда удачного, а где-то исключительно интригующего тестирования светодиодных лампы, а также путешествия по их внутреннему миру, остаётся подвести финальные итоги.

Про внешний вид.
Как мы могли убедиться, даже те светодиодные лампы, которые кажутся герметичными, на самом деле такими не являются. Поэтому, дорогой мой читатель и покупатель, перед покупкой оных для помещений с повышенной влажностью, обязательно проверь крепление светорассеивателя!
Про драйверы.
Драйверы всех ламп разделись на два больших лагеря: конденсаторный балласт (сильный коэффициент пульсаций до 10-15%) и безтрансформаторный драйвер (Kp<1%). Обычно, продвинутый драйвер устанавливают в лампы с цоколе E27, тогда как почти все лампы в цоколе E14 и GU5.3 оснащены конденсаторным балластом, дающим сильный коэффициент пульсаций. Приятное исключение составили лампы Gauss GU5.3, которые имеют на борту компактно упакованный безтрансформаторный драйвер. Однако пульсации этих ламп имеют очень высокую частоту – несколько сотен Гц.
Про термоконтакт и термоотвод.
Многие производители грешат некачественной установкой сборки LED в лампу, в результате чего нарушается термический контакт между алюминиевой или текстолитовой подложкой и теплорассеивателем/радиатором, что, как ни крути, приводит к преждевременному выходу из строя самой чувствительной компоненты – светоизлучающих диодов. Больше всего претензий возникло к компании Pulsar. Плюс, некоторые умудряются клеить сборки на некоторый аналог гелевидного скотча (например, как это делает фирма Wolta).
Про подложки для светодиодных сборок.
Некоторые производители размеещают светодиодные модули на текстолитовой, а не алюминиевой подложке — очень интересное решение, уменьшающее вес и габариты лампы, но нуждающееся в дополнительном тестировании и проверке, хотя лично мне оно очень нравится!
Про светодиоды и технологии их изготовления.
По типу структурирования использованной сапфировой подложки лампы разделились на три типа. Условно назовём их: «щит», «звёздочка» и «кольца»:

Современные технологии текстурирования сапфировых подложек для LED в сравнении
Некоторые лампы по внешнему виду использованных светодиодов сходны до степени смешения, что вызывает серьёзные вопросы к производителям. Так, например, с некоторой долей уверенности можно утверждать, что светодиоды в лампах компаний ASD и Supra произведены чуть ли не на одном и том же заводе.
Про универсальность производства.
Как показала практика вскрытия ламп, иногда универсальность производства LED-ламп не является определяющим фактором. Так, например, вроде бы одни и те же лампы от компании Gauss, различающиеся лишь мощностью, имеют как разные драйверы, так и разные светодиоды, мало похожие друг на друга.
О световом потоке, мощности и немного о теплообмене.
Если мы соберём все геометрические характеристики и связанные с ними удельные характеристики ламп в одной таблице (пренебрегая потерями в драйвере), то увидим, что удельный световой поток и рассеиваемая мощность связаны обратно пропорционально. Лампы некоторых производителей, например, Supra, выдают потрясающие 1500 лм/мм2, однако за это приходится поплатиться 22 Вт рассеиваемой энергии на тот же самый мм2. Здесь-то и настаёт время компромисса и расплаты за «аналог» 100Вт лампочки. К сожалению, это трудноосуществимая задача без перераспределения тепловой энергии, выделяемой на светодиодах, и, соответственно, специальных радиаторов-рассеивателей.

NB:

Автор статьи не является профессиональным инженером-электриком, поэтому если вы заметили ошибку или оплошность в схемах, тексте или ещё где-нибудь, то пиши, пожалуйста, в ЛС.

PS:

Существует как минимум две подтверждённые фирмы-производителя управляющих микросхем Monolithic Power и BPSemi. Также некоторые reference design от Dialog Semiconductor (совместно iWatt)

PPS:

Все схемы нарисованы в бесплатном (open-source) программном пакете QUCS, отыскать которой помог toster.

UPD:

Комментарий с D3 принёс интересную информаци о помехах и способах защиты — тут.
Полный список опубликованных статей «Взгляд изнутри» на Хабре и GT:
Вскрытие чипа Nvidia 8600M GT, более обстоятельная статья дана тут: Современные чипы – взгляд изнутри Взгляд изнутри: CD и HDD Взгляд изнутри: светодиодные лампочки Взгляд изнутри: Светодиодная промышленность в России Взгляд изнутри: Flash-память и RAM Взгляд изнутри: мир вокруг нас Взгляд изнутри: LCD и E-Ink дисплеи Взгляд изнутри: матрицы цифровых камер Взгляд изнутри: Plastic Logic Взгляд изнутри: RFID и другие метки Взгляд изнутри: аспирантура в EPFL. Часть 1 Взгляд изнутри: аспирантура в EPFL. Часть 2 Взгляд изнутри: мир вокруг нас — 2 Взгляд изнутри: мир вокруг нас — 3 Взгляд изнутри: мир вокруг нас — 4 Взгляд изнутри: 13 LED-ламп и бутылка рома. Часть 1 Взгляд изнутри: 13 LED-ламп и бутылка рома. Часть 2 Взгляд изнутри: 13 LED-ламп и бутылка рома. Часть 3 Взгляд изнутри: IKEA LED наносит ответный удар Взгляд изнутри: а так ли хороши Filament-лампы?

и 3DNews: Микровзгляд: сравнение дисплеев современных смартфонов

Во-вторых

, помимо блога на HabraHabr, статьи и видеоматериалы можно читать и смотреть на Nanometer.ru, YouTube, а также Dirty.
Иногда кратко, а иногда не очень о новостях науки и технологий можно почитать на моём Телеграм-канале — милости просим;)

Параметры драйверов

Прежде чем приобрести устройство или самостоятельно его изготовить, нужно ознакомиться с тем, какие у него имеются основные характеристики:

Номинальный ток потребления.
Мощность.
Выходное напряжение.

Напряжение на выходе преобразователя напрямую зависит от того, какой выбран способ подключения источника света, числа светодиодов. Ток имеет прямую зависимость от яркости и мощности элементов.

Преобразователь должен обеспечивать ток, при котором светодиоды будут работать с одинаковой яркостью. На PT4115 схема драйвера светодиодов реализуется довольно просто – это самый распространенный преобразователь напряжения для использования с LED-элементами. Изготовить прибор на его основе можно буквально «на коленке».

Как работает светодиодный прожектор

Внешне светодиодный прожектор работает так же, как и его аналог с лампой накаливания. Только меньше потребляет электроэнергии и более долговечен. На самом деле он излучает свет на основе совсем других физических принципов. «Лампочка Ильича» — основа устаревших светильников – светит за счет раскаленной нити. Для этого нужно ее разогреть, а КПД при этом процессе — всего 3- 4%, как у первых паровозов. Оставшиеся 96-97% энергии уходят в тепло.

Внешний вид светодиодного прожектора

Другое дело LED. Здесь излучение света связано с физическими процессами, происходящими в p-n переходе диода, изготовленного из специального полупроводника (обычно арсенида галлия), и от степени нагрева не зависит. КПД такого источника света достигает 60% (по заверениям производителей). Остальное идет в тепло (закон Джоуля-Ленца не обойти), поэтому приходится принимать меры по теплоотведению. В противном случае срок службы светодиодов резко упадет.

Мощность драйвера

Мощность прибора – это самая важная характеристика. Чем мощнее драйвер, тем большее число светодиодов можно подключить к нему (конечно, придется проводить простые расчеты). Обязательное условие – мощность драйвера должна быть больше, чем у всех светодиодов в сумме. Выражается это такой формулой:

Р = Р(св) х N,

где Р, Вт – мощность драйвера;

Р(св), Вт – мощность одного светодиода;

N – количество светодиодов.

Например, при сборке схемы драйвера для светодиода 10W вы можете смело подключать в качестве нагрузки LED-элементы мощностью до 10 Вт. Обязательно нужно иметь небольшой запас по мощности – примерно 25%. Поэтому, если планируется подключение светодиода 10 Вт, драйвер должен обеспечивать мощность не менее 12,5-13 Вт.

Как разобрать светодиодный прожектор с приклеенным стеклом

Конструкция многих светильников такова, что добраться до остальных комплектующих можно, лишь сняв стекло. У дорогих прожекторов рамка со стеклом часто крепится на болтах. У большинства приборов экономического класса стекло к отсеку рефлектора приклеивается герметизирующим составом, и снять его бывает непросто.

Как снять стекло со светодиодного прожектора

Если требуется разобрать прибор со вклеенным стеклом, в качестве первого шага можно попробовать аккуратно счистить герметик (хотя бы часть) острым ножом или маленькой отверткой. Если не поможет, надо попытаться прогреть рамку по периметру строительным феном и поддеть острым предметом. Если и здесь постигнет неудача, есть еще один способ.

Винт на тыльной части корпуса прожектора

На обратной стороне большинства прожекторов имеется винт, назначение которого, скорее всего – пробка для герметизации внутреннего пространства после сборки. Иногда достаточно вывернуть этот винт, чтобы давление внутри светильника сравнялось с атмосферным (разрежение может возникнуть из-за охлаждения воздуха внутри прибора). После этого можно попробовать повторить операцию с прогреванием и поддеванием края. Если не получится и так, тогда надо найти винт с такой же резьбой, но длиннее. Этот винт надо завинтить на место, пока он не упрется. После этого надо снова попробовать прогреть место стыка, потихоньку поджимая винт. И когда стекло сдвинется, поддеть его в этом месте и продолжить прогрев по периметру, осторожно отрывая по остальной длине.

Цвета светодиодов

Обязательно нужно учитывать то, какой цвет испускает светодиод. От этого зависит то, какое падение напряжения будет у них при одинаковой силе тока. Например, при токе питания 0,35 А, падение напряжения у красных LED-элементов примерно 1,9-2,4 В. Мощность в среднем 0,75 Вт. Аналогичная модель с зеленым цветом будет уже иметь падение в интервале 3,3-3,9 В, а мощность 1,25 Вт. Поэтому, если вы применяете схему драйвера светодиода 220В с преобразованием в 12 В, к нему можно подключить максимум 9 элементов с зеленым цветом или 16 с красным.

Типы драйверов

Всего можно выделить два типа драйверов для светодиодов:

Импульсные. С помощью таких устройств создаются в выходной части устройства высокочастотные импульсы. Функционирование основывается на принципах ШИМ-модуляции. Среднее значение тока зависит от коэффициента заполнения (отношения длительности одного импульса к частоте его повторения). Ток на выходе меняется за счет того, что коэффициент заполнения колеблется в интервале 10-80%, а частота остается постоянной.
Линейные – типовая схема и структура выполнены в виде генератора тока на транзисторах с р-каналом. С их помощью можно обеспечить максимально плавную стабилизацию питающего тока в случае, если напряжение на входе неустойчиво. Отличаются дешевизной, но у них малая эффективность. При работе выделяется большое количество тепла, поэтому можно использовать только для маломощных светодиодов.

Импульсные получили большее распространение, так как у них КПД намного выше (может достигать 95%). Устройства компактные, диапазон входного напряжения достаточно широкий. Но есть один большой недостаток – высокое влияние различного рода электромагнитных помех.

Плюсы и минусы

Диммируемыми лампами трудно не заинтересоваться – возможность менять интенсивность освещения выглядит очень заманчиво. Перед тем, как купить подобные лампы или светильники, оцените их преимущества и недостатки.

Плюсы диммируемой лампы:

Выбор режима работы позволяет использовать лампу как для интенсивного освещения, так и для незначительной подсветки в вечернее время.
Диммируемые LED-лампы служат дольше, чем недиммируемые. Если последние подключить к диммеру, они быстро перегорят вследствие воздействия предельных нагрузок, которые не выдерживают их стабилизаторы.
Может менять температуру светопередачи, что позволяет изменять восприятие пространства.
Не испускает инфракрасные и ультрафиолетовые лучи. Благодаря этому не происходит выгорания предметов, тканей, мебельной обивки, обоев и прочих вещей, которые попадают под действие освещения.
Может использоваться для зонирования помещения. Для этого отдельные лампы подключают к светорегулятору и, меняя яркость освещения, подсвечивают нужные участки комнаты.

Недостатков у диммер-ламп гораздо меньше, но для многих потребителей они часто оказываются решающими:

Главный недостаток – высокая стоимость. Причём дорого стоит как сама лампа, так и регулировочный выключатель.
Не исключены сложности с выбором ламп и диммеров – они должны соответствовать друг другу и быть совместимыми. Некоторые производители выпускают лампы, совместимые только с диммерами их же производства.
Могут создавать помехи электроприборам, иногда – мерцать, гудеть и трещать (если лампы невысокого качества).

На что обратить внимание при покупке?

Покупку драйвера обязательно нужно совершать при выборе светодиодов. На PT4115 схема драйвера светодиодов позволяет обеспечить нормальное функционирование системы освещения. Устройства, использующие ШИМ-модуляторы, построенные по схемам с одной микросхемой, применяются по большей части в автомобильной технике. В частности, для подключения подсветки и ламп головного освещения. Но качество у таких простейших приборов довольно низкое – для использования в бытовых системах они не годятся.

Диммируемый драйвер

Практически все конструкции преобразователей позволяют регулировать яркость свечения LED-элементов. С помощью таких устройств можно выполнять следующие действия:

Уменьшать интенсивность освещенности днем.
Скрывать или же подчеркивать определенные элементы интерьера.
Зонировать помещение.

Благодаря этим качествам можно существенно сэкономить на электроэнергии, увеличить ресурс элементов.

Разновидности диммируемых драйверов

Типы диммируемых драйверов:

Подключаются между БП и источником света. Они позволяют управлять энергией, которая поступает на LED-элементы. В основе конструкции находятся ШИМ-модуляторы с микроконтроллерным управлением. Вся энергия идет к светодиодам импульсами. От длины импульсов напрямую зависит энергия, которая поступит на светодиоды. Такие конструкции драйверов применяются в основном для работы модулей со стабилизированным питанием. Например, для лент или бегущих строк.
Второй тип устройств позволяет проводить управление блоком питания. Управление производится при помощи ШИМ-модулятора. Также изменяется величина тока, который протекает через светодиоды. Как правило, такие конструкции применяются для питания тех устройств, которым необходим стабилизированный ток.

Нужно обязательно учесть тот факт, что ШИМ-регулирование плохо влияет на зрение. Лучше всего использовать схемы драйверов для питания светодиодов, в которых регулируется величина тока. Но вот один нюанс – в зависимости от величины тока свечение будет различным. При низком значении элементы будут излучать свет с желтым оттенком, при увеличении – с синеватым.

Схема питания светодиодов на основе конденсаторного делителя

К сожалению, в конструкции дешёвых светодиодных ламп на 220В из Китая не предусмотрен ни линейный, ни импульсный стабилизатор. Мотивируясь исключительно низкой ценой готового изделия, китайская промышленность смогла максимально упростить схему питания. Называть её драйвером не корректно, так как здесь отсутствует какая-либо стабилизация.

Из рисунка видно, что электрическая схема лампы рассчитана на работу от сети 220В. Переменное напряжение понижается RC-цепочкой и поступает на диодный мост. Затем выпрямленное напряжение частично сглаживается конденсатором и через токоограничивающий резистор поступает на светодиоды. Данная схема не имеет гальванической развязки, то есть все элементы постоянно находятся под высоким потенциалом.

В результате частые просадки сетевого напряжения приводит к мерцанию светодиодной лампы. И наоборот, завышенное напряжение сети вызывает необратимый процесс старения конденсатора с потерей ёмкости, а, иногда, становится причиной его разрыва. Стоит отметить, что еще одной, серьезной отрицательной стороной данной схемы является ускоренный процесс деградации светодиодов вследствие нестабильного тока питания.

Какую микросхему выбрать?

Если нет желания искать готовое устройство, можно сделать его самостоятельно. Причем произвести расчет под конкретные светодиоды. Микросхем для изготовления драйверов довольно много. Вам потребуется только умение читать электрические схемы и работать с паяльником. Для простейших устройств (мощностью до 3 Вт) можно использовать микросхему PT4115. Она дешевая, и достать очень просто. Характеристики элемента такие:

Регулирование яркости.
Напряжение питания – 6-30 В.
Выходной ток – 1,2 А.
Допустимая погрешность при стабилизации тока – не более 5%.
Защита от отключения нагрузки.
Выводы для диммирования.
КПД – 97%.

Обозначение выводов микросхемы:

SW – подключение выходного коммутатора.
GND – отрицательный вывод источников питания и сигнала.
DIM – регулятор яркости.
CSN – датчик входного тока.
VIN – положительный вывод, соединяемый с источником питания.

Детали корпуса

Плата контроллера Arduino. Такой ремонт помогает вернуть работоспособность увлажнителям воздуха в большинстве случаев. Транзистор установлен на радиаторе для отвода лишнего тепла.

Не прикасайтесь к корпусу мокрыми руками. И вот еще что!

Влага впитывается воздухом, что проходит сквозь мембрану, и в итоге в помещении возрастает влажность воздуха и снижается температура. Когда вода в увлажнителя воздуха заканчивается, поплавок опускается вниз, поле улавливается чувствительным элементом электронной платы. Воздухоувлажнитель традиционно состоит из приводного валика, панели управления, жалюзи, резервуара для воды и индикатора уровня воды, стяжки, кольцевой мембраны и её двигателя, центробежного вентилятора и его двигателя, внутреннего шнура питания и фильтра.

Эффект от функционирования таких приборов схож с влажной уборкой.

Когда тестер не реагирует, воспользуйтесь услугами специалиста для проверки увлажнителя. Во время своей роботы подобный аппарат насыщает воздух влагой и очищает его от разнородных примесей и вредных веществ. Увлажнитель воздуха не выдаёт пар

Варианты схем драйверов

Варианты исполнения устройств:

Если имеется источник питания с постоянным напряжением 6-30 В.
Питание от переменного напряжения 12-18 В. В схему вводится диодный мост и электролитический конденсатор. По сути, «классическая» схема мостового выпрямителя с отсечением переменной составляющей.

Нужно отметить тот факт, что электролитический конденсатор не сглаживает пульсации напряжения, а позволяет избавиться от переменной составляющей в нем. В схемах замещения (по теореме Кирхгофа) электролитический конденсатор в цепи переменного тока является проводником. А вот в цепи постоянного тока он заменяется разрывом (нет никакого элемента).

Собрать схему драйвера светодиодов 220 своими руками можно только в том случае, если использовать дополнительный блок питания. В нем обязательно задействован трансформатор, которым понижается напряжение до необходимого значения в 12-18 В. Учтите, что нельзя подключать драйверы к светодиодам без электролитического конденсатора в блоке питания. При необходимости установки индуктивности необходимо произвести ее расчет. Обычно величина составляет 70-220 мкГн.

Почему обычные лампы нельзя применять с диммером?

Обычные лампы нельзя подключать в одну цепь с диммером. Всё дело в конструкции. У простой LED-лампы имеется микровыпрямитель, преобразующий входное переменное напряжение в постоянное. Обычная светодиодная лампочка может находиться только в двух положениях – включено либо выключено.

Диммер же предполагает совсем иной подход к работе лампы. С его помощью осуществляется плавное и постепенное изменение уровня освещенности. Если в цепь со светорегулятором вкрутить обыкновенную, недиммируемую лампу, она сначала мигает, а затем включается на 100 %.

Если лампа горит на полную мощность в одной цепи с диммером, оба устройства через непродолжительное время приходят в негодность. Внутри диммируемых лампочек имеется специальный блок, посредством которого регулируется яркость.

Процесс сборки

Все элементы, которые используются в схеме, нужно подбирать, опираясь на даташит (техническую документацию). Обычно в нем приводятся даже практические схемы использования устройств. Обязательно использовать в схеме выпрямителя низкоимпедансные конденсаторы (значение ESR должно быть низким). Применение иных аналогов снижает эффективность регулятора. Емкость должна быть не менее 4,7 мкФ (в случае использования схемы с постоянным током) и от 100 мкФ (для работы в цепи переменного тока).

Собрать по схеме драйвер для светодиодов своими руками можно буквально за несколько минут, потребуется только наличие элементов. Но нужно знать и особенности проведения монтажа. Катушку индуктивности желательно располагать возле вывода микросхемы SW. Изготовить ее можно самостоятельно, для этого необходимо всего несколько элементов:

Ферритовое кольцо – можно использовать со старых блоков питания компьютеров.
Провод типа ПЭЛ-0,35 в лаковой изоляции.

Старайтесь все элементы располагать максимально близко к микросхеме, это позволит исключить появление помех. Никогда не проводите соединения элементов при помощи длинных проводов. Они не только создают множество помех, но и способны принимать их. В результате микросхема, неустойчивая к этим помехам, будет работать неправильно, нарушится регулировка тока.

Схема светодиодного прожектора

LED-светильник может быть построен на различной элементной базе, но блочная схема светодиодного прожектора обычно одинакова.

Блок-схема светодиодного светильника

Назначение терминала (клеммника или разъема) и светодиодной матрицы понятно. Драйвер представляет собой блок питания, который стабилизирует ток. Неизменность именно этого параметра важна для длительной работы светоизлучающих элементов. В фонарях малой мощности драйвер заменяется резистором. Таким способом конструкция удешевляется, но на сопротивлении бесполезно рассеивается значительная часть мощности.

Вариант компоновки

Разместить все элементы можно в корпусе от старой лампы дневного света. В ней уже все имеется – корпус, патрон, плата (которую можно повторно использовать). Внутри расположить все элементы блока питания и микросхему можно без особого труда. А с внешней стороны установить светодиод, который планируете запитывать от устройства. Схемы драйверов для светодиодов 220 В можно использовать практически любые, главное – понизить напряжение. Сделать это легко простейшим трансформатором.

Монтажную плату желательно использовать новую. А лучше вообще обойтись без нее. Конструкция очень простая, допустимо применить навесной монтаж. Обязательно удостоверьтесь в том, что на выходе выпрямителя напряжение в допустимых пределах, в противном случае микросхема сгорит. После сборки и подключения произведите замер потребляемого тока. Учтите, что в случае снижения тока питания увеличится ресурс светодиодного элемента.

Тщательно выбирайте схему драйвера для питания светодиодов, рассчитывайте каждый компонент конструкции – от этого зависит срок службы и надежность. При правильном подборе драйверов характеристики светодиодов останутся максимально высокими, а ресурс не пострадает. Схемы драйверов для мощных светодиодов отличаются тем, что в них большее число элементов. Зачастую применяется ШИМ-модуляция, но в домашних условиях, что называется, «на коленке», такие устройства уже сложно собрать.

Разновидности схем и их особенности

Чтобы создать оптимальное напряжение для работы устройства на диодах, драйвер собирают на основе схемы с конденсатором или понижающим трансформатором. Первый вариант – более дешевый, второй применяют для оснащения мощных ламп.

Существует и третья разновидность – инверторные схемы, которые реализуют или для сборки диммируемых ламп, или для устройств с большим числом диодов.

Вариант #1 — с конденсаторами для снижения напряжения

Рассмотрим пример с участием конденсатора, так как подобные схемы являются распространенными в бытовых лампах.

Элементарная схема драйвера LED-лампы. Основными элементами, гасящими напряжение, являются конденсаторы (C2, C3), но ту же функцию выполняет и резистор R1

Конденсатор C1 защищает от помех электросети, а C4 сглаживает пульсации. В момент подачи тока два резистора – R2 и R3 – ограничивают его и одновременно предохраняют от короткого замыкания, а элемент VD1 преобразует переменное напряжение.

Когда прекращается подача тока, конденсатор разряжается при помощи резистора R4. К слову, R2, R3 и R4 используются далеко не всеми производителями светодиодной продукции.

Для проверки конденсатора довольно часто используют мультиметр.

Минусы схемы с конденсаторами:

Возможно перегорание диодов, так как стабильности подачи тока не наблюдается. Напряжение на нагрузке полностью зависит от напряжения питания.
Отсутствует гальваническая развязка, поэтому существует риск удара током. Не рекомендуется во время разборки ламп прикасаться к токоведущим элементам, так как они находятся под фазой.
Практически невозможно достичь высоких токов свечения, потому что для этого потребуется увеличение емкостей конденсаторов.

Однако преимуществ также немало, именно благодаря им конденсаторы остаются популярными. Плюсами являются простота сборки, широкий диапазон напряжений на выходе и невысокая стоимость.

Можно смело экспериментировать с самостоятельным изготовлением, тем более, часть деталей отыщется в старых приемниках или телевизорах.

Вариант #2 — с импульсным драйвером

В отличие от линейного драйвера с конденсатором, импульсный эффективно защищает светодиоды от перепадов напряжения и помех в сети.

Примером импульсного устройства служит популярная электронная модель CPC9909. Рассмотрим подробнее ее особенности. Эффективность ее использования достигает 98% — показателя, при котором действительно можно говорить об энергосбережении и экономии.

Микросхему CPC9909, разработанную компанией Clare, часто применяют для самостоятельной сборки светодиодных светильников, в том числе и увеличенной мощности. Контроллер заключен в компактный корпус из пластика

Питание устройства может происходить напрямую от высокого напряжения – до 550 В, так как драйвер оснащен встроенным стабилизатором. Благодаря этому же стабилизатору схема стала проще, а стоимость – ниже.

Схема LED-драйвера на базе микросхемы CPC9909. Преимущества схемы: возможность работы в температурном диапазоне от -55 °С до +85 °С и питание от тока переменного напряжения

Микросхему успешно используют для разработки электросетей аварийного и резервного освещения, так как она подходит для схем повышающих преобразователей.

В домашних условиях на базе CPC9909 чаще всего собирают светильники с питанием от батарей или драйверы с мощностью, не превышающей 25 В.

Вариант #3 — с диммируемым драйвером

Регулировка яркости свечения осветительных приборов позволяет установить в помещении нужный уровень освещения. Это удобно при создании отдельных зон, снижении яркости света в дневное время или для подчеркивания предметов интерьера.

С помощью диммера использование электроэнергии становится более рациональным, а ресурс службы электроприбора увеличивается.

Образец светильника в стиле «ретро» с диммером. По внешнему виду настольный осветительный прибор напоминает керосиновую лампу и сбоку имеет ручку управления яркостью свечения

Существует два вида диммируемых драйверов, каждый из которых обладает своими преимуществами. Первые работают с ШИМ-управлением.

Их устанавливают между лампой и блоком питания. Энергия подается в виде импульсов разной длительности. Пример использования драйвера с ШИМ-регулировкой – бегущая строка.

Испытание диммируемого драйвера мощностью 40 Вт. Он предназначен для офисных светильников, а также приборов для автопаркингов и общественных зданий, где требуется режим экономии электроэнергии

Диммируемые драйверы второго вида воздействуют непосредственно на источник питания и применяются для устройств со стабилизированным током.

При регулировании тока может происходить изменение оттенка свечения: диоды белого цвета при уменьшении тока начинают излучать слегка желтый свет, а при увеличении – синий.