Drivers para LEDs: tipos, características e critérios de seleção para dispositivos

A garantia de brilho, eficiência e durabilidade das fontes de LED está no correto fornecimento de energia, que pode ser fornecido por dispositivos eletrônicos especiais - drivers para LEDs. Eles convertem a tensão CA na rede de 220 V em uma tensão CC de um determinado valor. Para entender qual função os conversores desempenham e o que procurar ao escolhê-los, a análise dos principais tipos e características dos dispositivos ajudará.

Objetivo dos drivers de LED para LEDs

A principal função do driver LED é fornecer uma corrente estabilizada através do dispositivo LED. O valor da corrente que flui através do cristal semicondutor deve corresponder aos parâmetros da placa de identificação do LED. Isso garantirá a estabilidade da luminescência do cristal e ajudará a evitar sua degradação prematura. Além disso, a uma dada corrente, a queda de tensão corresponderá ao valor necessário para a junção p-n. Você pode descobrir a tensão de alimentação correspondente do LED usando a característica de tensão de corrente.

Na iluminação de instalações residenciais e de escritórios com lâmpadas e luminárias LED, são utilizados drivers alimentados por uma rede de 220 VCA. A iluminação automotiva (faróis, luzes diurnas, etc.), faróis de bicicleta, lâmpadas portáteis usam fontes de energia DC na faixa de 9 a 36V. Alguns LEDs de baixa energia podem ser conectados sem um driver, mas um resistor deve ser adicionado ao circuito de comutação de LED na rede de 220 volts.

A tensão do driver na saída é indicada no intervalo de dois valores finais, entre os quais é garantido o funcionamento estável. Existem adaptadores com um intervalo de 3 V a várias dezenas. Para alimentar um circuito de 3 LEDs brancos conectados em série, cada um deles com potência de 1 W, você precisará de um driver com valores de saída U - 9-12 V, I - 350 mA. A queda de tensão para cada cristal será de cerca de 3,3 V, para um total de 9,9 V, que ficará dentro da faixa do driver.

Principais características dos conversores

Antes de comprar um driver para LEDs, você deve se familiarizar com as características básicas dos dispositivos.Isso inclui tensão de saída, corrente nominal e potência. A tensão de saída do conversor depende da queda de tensão na fonte de LED, bem como do método de conexão e do número de LEDs no circuito. A corrente depende da potência e do brilho dos diodos emissores. O driver deve fornecer aos LEDs a corrente necessária para manter o brilho necessário.

Uma das características importantes do driver é a potência que o dispositivo fornece como uma carga. A escolha da potência do driver é influenciada pela potência de cada dispositivo LED, o número total e a cor dos LEDs. O algoritmo para calcular a potência é que a potência máxima do dispositivo não deve ser inferior ao consumo de todos os LEDs:

P = P (led) × n,

onde P (led) é a potência de uma única fonte de LED e n é o número de LEDs.

Além disso, um pré-requisito deve ser cumprido, sob o qual uma reserva de energia de 25-30% seria assegurada. Assim, o valor da potência máxima não deve ser inferior ao valor (1,3 x P).

As características de cor dos LEDs também devem ser levadas em consideração. Afinal, os cristais semicondutores de cores diferentes apresentam quedas de tensão diferentes quando uma corrente com a mesma intensidade passa por eles. Portanto, a queda de tensão de um LED vermelho em uma corrente de 350 mA é 1,9-2,4 V, então o valor médio de sua potência será 0,75 W. Para o analógico verde, a queda de tensão está na faixa de 3,3 a 3,9V e na mesma corrente a potência já será de 1,25 watts. Isso significa que 16 fontes de LED vermelhos ou 9 verdes podem ser conectadas ao driver para LEDs de 12V.

Conselho útil! Ao escolher um driver para LEDs, os especialistas aconselham não negligenciar o valor de potência máxima do dispositivo.

Quais são os drivers para LEDs por tipo de dispositivo

Os drivers para LEDs são classificados por tipo de dispositivo em linear e impulso. A estrutura e o circuito típico de um driver de LED do tipo linear é um gerador de corrente a transistor de canal p. Esses dispositivos fornecem estabilização de corrente suave sob a condição de tensão instável no canal de entrada. São dispositivos simples e baratos, mas têm baixa eficiência, geram muito calor durante a operação e não podem ser usados ​​como drivers de LEDs de alta potência.

Os dispositivos de pulso criam uma série de pulsos de alta frequência no canal de saída. Seu trabalho é baseado no princípio de PWM (modulação por largura de pulso), quando o valor médio da corrente de saída é determinado pelo ciclo de trabalho, ou seja, a razão entre a duração do pulso e o número de suas repetições. A mudança no valor da corrente de saída média ocorre devido ao fato de que a frequência de pulso permanece inalterada e o ciclo de trabalho varia de 10-80%.

Devido à sua alta eficiência de conversão (até 95%) e compactação dos dispositivos, eles são amplamente utilizados para estruturas portáteis de LED. Além disso, a eficiência dos dispositivos tem um efeito positivo sobre a duração do funcionamento dos dispositivos de alimentação autônomos. Os conversores de pulso são compactos em tamanho e possuem uma ampla faixa de tensão de entrada. A desvantagem desses dispositivos é o alto nível de interferência eletromagnética.

Conselho útil! O driver de LED deve ser adquirido na fase de escolha das fontes de LED, tendo previamente decidido pelo circuito de LED de 220 volts.

Antes de escolher um driver para LEDs, é necessário conhecer as condições de seu funcionamento e a localização dos dispositivos LED. Drivers de largura de pulso, que são baseados em um único microcircuito, têm dimensões em miniatura e são projetados para serem alimentados por fontes autônomas de baixa tensão.As principais aplicações desses dispositivos são afinação de automóveis e iluminação LED. No entanto, devido ao uso de um circuito eletrônico simplificado, a qualidade de tais conversores é um pouco inferior.

Drivers de LED reguláveis

Drivers de LED modernos são compatíveis com dispositivos de dimerização de semicondutores. O uso de drivers reguláveis ​​permite controlar o nível de iluminação nos quartos: para reduzir a intensidade do brilho durante o dia, para enfatizar ou ocultar elementos individuais no interior, para zonear o espaço. Isso, por sua vez, possibilita não só o uso racional da eletricidade, mas também a economia do recurso da fonte de luz LED.

Os drivers reguláveis ​​são de dois tipos. Alguns são conectados entre a fonte de alimentação e as fontes de LED. Esses dispositivos controlam a energia da fonte de alimentação para os LEDs. Tais dispositivos são baseados no controle PWM, no qual a energia é fornecida à carga na forma de pulsos. A duração do pulso determina a quantidade de energia do valor mínimo ao máximo. Os drivers deste tipo são usados ​​principalmente para módulos de LED com tensão fixa, como fitas de LED, linhas rasteiras, etc.

Os conversores reguláveis ​​do segundo tipo controlam diretamente a fonte de alimentação. Seu princípio de operação é tanto na regulação PWM quanto no controle da quantidade de corrente que flui através dos LEDs. Drivers reguláveis ​​deste tipo são usados ​​para luminárias de LED de corrente constante. Deve-se observar que ao controlar os LEDs por meio do controle PWM, são observados efeitos que afetam negativamente a visão.

Comparando esses dois métodos de controle, é importante notar que ao ajustar a quantidade de corrente através das fontes de LED, não apenas uma mudança no brilho do brilho é observada, mas também uma mudança na cor do brilho. Portanto, os LEDs brancos emitem uma luz amarelada em uma corrente mais baixa e, quando ampliados, brilham em azul. Quando os LEDs são controlados pelo controle PWM, são observados efeitos negativos na visão e um alto nível de interferência eletromagnética. A este respeito, o controle PWM raramente é usado em contraste com o controle de corrente.

Circuitos de driver para LEDs

Muitos fabricantes produzem microcircuitos de driver para LEDs, que permitem fontes de alimentação de subtensão. Todos os drivers existentes são divididos em simples, feitos na base de 1-3 transistores, e mais complexos, usando microcircuitos especiais com modulação por largura de pulso.

ON Semiconductor oferece uma ampla variedade de ICs como base de driver. Eles se distinguem pelo custo razoável, excelente eficiência de conversão, economia e baixo nível de impulsos eletromagnéticos. O fabricante apresentou um driver de pulso UC3845 com uma corrente de saída de até 1A. Em tal microcircuito, você pode implementar um circuito de driver para um LED de 10W.

Os componentes eletrônicos HV9910 (Supertex) são ICs de driver populares devido à sua resolução de circuito simples e baixo preço. Possui um regulador de tensão embutido e cabos para controle de dimerização, bem como uma saída para programação da freqüência de chaveamento. O valor da corrente de saída é de até 0,01A. É possível implementar um driver simples para LEDs neste microcircuito.

Com base no microcircuito UCC28810 (fabricado pela Texas Instruments), você pode criar um circuito de driver para LEDs de alta potência. Em tal circuito de driver de LED, uma tensão de saída de 70-85 V pode ser criada para módulos de LED que consistem em 28 fontes de LED com uma corrente de 3 A.

Conselho útil! Se você está planejando comprar LEDs ultrabrilhantes de 10W, pode usar um driver de pulso no chip UCC28810 para designs a partir deles.

Clare oferece um driver de tipo de pulso simples baseado no chip CPC 9909. Inclui um controlador conversor alojado em um pacote compacto. Devido ao estabilizador de tensão embutido, o conversor pode ser alimentado com uma tensão de 8-550V. O microcircuito CPC 9909 permite que o driver opere em uma ampla gama de condições de temperatura de -50 a 80 ° C.

Como escolher um driver para LEDs

Existe no mercado uma vasta gama de controladores LED de diferentes fabricantes. Muitos deles, principalmente os fabricados na China, têm preço baixo. Porém, nem sempre é lucrativo adquirir tais dispositivos, pois a maioria deles não corresponde às características declaradas. Além disso, esses drivers não vêm acompanhados de garantia e, caso sejam detectados defeitos, não podem ser devolvidos ou substituídos por outros de alta qualidade.

Portanto, existe a possibilidade de aquisição de um driver, cuja potência declarada é de 50 W. Porém, na realidade, verifica-se que esta característica tem um carácter variável e esta potência é apenas de curto prazo. Na realidade, esse dispositivo funcionará como um driver de LED de 30W ou no máximo 40W. Também pode acontecer que o enchimento falte alguns dos componentes responsáveis ​​pelo funcionamento estável do driver. Além disso, podem ser utilizados componentes de baixa qualidade e com vida útil curta, o que é essencialmente um defeito.

Na hora de comprar deve-se atentar para a indicação da marca do produto. Um produto de qualidade com certeza indicará o fabricante que dará a garantia e estará pronto para se responsabilizar por seus produtos. Deve-se observar que a vida útil dos drivers de fabricantes confiáveis ​​será muito mais longa. Abaixo está o tempo de execução aproximado dos drivers, dependendo do fabricante:

• motorista de fabricantes duvidosos - não mais de 20 mil horas;
• dispositivos de qualidade média - cerca de 50 mil horas;
• um conversor de fabricante confiável com componentes de qualidade - mais de 70 mil horas.

Conselho útil! A qualidade do driver LED é com você. No entanto, deve-se notar que é especialmente importante comprar um conversor proprietário quando se trata de usá-lo para holofotes LED e lâmpadas de alta potência.

Cálculo de drivers para LEDs

Para determinar a tensão na saída de um driver de LED, você precisa calcular a relação entre a potência (W) e a corrente (A). Por exemplo, o driver tem as seguintes características: potência 3 W e corrente 0,3 A. A relação calculada é 10V. Assim, este será o valor máximo da tensão de saída deste conversor.

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Se você precisar conectar 3 fontes de LED, a corrente de cada uma é 0,3 mA com uma tensão de alimentação de 3V Ao conectar um dos dispositivos ao driver de LED, a tensão de saída será de 3 V e uma corrente de 0,3 A. Depois de coletar duas fontes de LED em série, a tensão de saída será de 6 V e uma corrente de 0,3 A. Ao adicionar um terceiro LED à cadeia serial, obtemos 9 V e 0,3 A. Quando conectado em paralelo, 0,3 A será igualmente distribuído entre os LEDs a 0,1 A. Ao conectar os LEDs a um dispositivo de 0,3 A com um valor de corrente de 0,7, eles obterão apenas 0,3 A.

Este é o algoritmo para o funcionamento dos drivers de LED. Eles fornecem a quantidade de corrente para a qual foram projetados. A forma de conectar dispositivos LED, neste caso, não importa.Existem modelos de driver que assumem qualquer número de LEDs conectados a eles. Mas há uma limitação na potência das fontes de LED: ela não deve exceder a potência do próprio driver. Os drivers estão disponíveis para um determinado número de LEDs conectados. Poucos LEDs podem se conectar a eles. Mas esses drivers têm baixa eficiência, em contraste com dispositivos projetados para um número específico de dispositivos LED.

Deve-se observar que os drivers projetados para um número fixo de diodos emissores são protegidos contra situações de emergência. Esses conversores não funcionam corretamente se menos LEDs estiverem conectados a eles: eles piscarão ou nem acenderão. Portanto, se você conectar uma tensão ao driver sem uma carga correspondente, ele ficará instável.

Onde comprar drivers de LED

Você pode comprar um driver de LED em pontos especializados que vendem componentes de rádio. Além disso, é muito mais conveniente conhecer os produtos e encomendar o produto necessário através dos catálogos dos sites relevantes. Além disso, as lojas online podem comprar não apenas conversores, mas também dispositivos de iluminação LED e produtos relacionados: Suprimentos de energia, dispositivos de controle, ferramentas de conexão, componentes eletrônicos para reparar e montar um driver para LEDs com as próprias mãos.

As empresas vendedoras apresentaram uma vasta gama de drivers LED, cujas características técnicas e preços podem ser consultados nas tabelas de preços. Como regra, os preços dos produtos são indicativos e são especificados no pedido de um gerente de projeto. A linha inclui conversores de várias potências e graus de proteção, usados ​​para iluminação externa e interna, bem como para iluminação e ajuste de carros.

Ao escolher um driver, você deve levar em consideração as condições de uso e o consumo de energia da estrutura de LED. Portanto, é necessário adquirir um driver antes de comprar LEDs. Portanto, antes de comprar um driver para LEDs de 12 volts, é preciso levar em consideração que ele deve ter uma reserva de energia de cerca de 25-30%. Isso é necessário para reduzir o risco de danos ou falha total do dispositivo em caso de curto-circuito ou queda de tensão na rede. O custo do conversor depende da quantidade de aparelhos adquiridos, forma de pagamento e prazo de entrega.

A tabela mostra os principais parâmetros e dimensões dos estabilizadores de tensão de 12 volts para LEDs com uma indicação de seu preço aproximado:

Modificação LD DC / AC 12 V	Dimensões, mm (h / w / d)	Corrente de saída, A	Poder, W	preço, esfregue.
1x1W 3-4VDC 0,3A MR11	8/25/12	0,3	1x1	73
3x1W 9-12VDC 0,3A MR11	8/25/12	0,3	3x1	114
3x1W 9-12VDC 0,3A MR16	12/28/18	0,3	3x1	35
5-7x1W 15-24VDC 0,3A	12/14/14	0,3	5-7x1	80
10W 21-40V 0,3A AR111	21/30	0,3	10	338
12W 21-40V 0,3A AR11	18/30/22	0,3	12	321
3x2W 9-12VDC 0,4A MR16	12/28/18	0,4	3x2	18
3x2W 9-12VDC 0,45A	12/14/14	0,45	3x2	54

 

Fazendo drivers para LEDs com suas próprias mãos

Usando microcircuitos prontos, os rádios amadores podem montar de forma independente drivers para LEDs de várias potências. Para fazer isso, você deve ser capaz de ler diagramas elétricos e ter habilidades para trabalhar com um ferro de soldar. Por exemplo, você pode considerar várias opções de drivers DIY LED para LEDs.

O circuito do driver para o LED 3W pode ser implementado com base no chip chinês PowTech PT4115. O microcircuito pode ser usado para alimentar dispositivos LED com mais de 1W e inclui unidades de controle que possuem um transistor suficientemente poderoso na saída. O driver baseado em PT4115 é altamente eficiente e possui um número mínimo de componentes de cintagem.

Visão geral do PT4115 e parâmetros técnicos de seus componentes:

• função de controle de brilho (escurecimento);
• tensão de entrada - 6-30 V;
• valor da corrente de saída - 1,2 A;
• desvio de estabilização da corrente de até 5%;
• proteção contra quebra de carga;
• a presença de conclusões para escurecimento;
• eficiência - até 97%.

O microcircuito tem as seguintes conclusões:

• para a chave de saída - SW;
• para a seção de sinal e alimentação do circuito - GND;
• para controle de brilho - DIM;
• sensor de corrente de entrada - CSN;
• tensão de alimentação - VIN;

Circuito de driver DIY LED baseado em PT4115

Os circuitos de driver para alimentação de dispositivos LED com potência de dissipação de 3 W podem ser feitos em duas versões. O primeiro pressupõe a presença de uma fonte de alimentação com tensão de 6 a 30V. Em outro esquema, a energia é fornecida a partir de uma fonte de corrente alternada com uma voltagem de 12 a 18 V. Nesse caso, uma ponte de diodo é introduzida no circuito, na saída da qual um capacitor é instalado. Ajuda a suavizar as flutuações de tensão, sua capacidade é de 1000 μF.

Para o primeiro e segundo circuitos, o capacitor (CIN) é de particular importância: este componente é projetado para reduzir a ondulação e compensar a energia acumulada pelo indutor quando o transistor MOP é desligado. Na ausência de um capacitor, toda a energia de indutância através do diodo semicondutor DShB (D) irá para o terminal de tensão de alimentação (VIN) e causará uma quebra do microcircuito em relação à alimentação.

Conselho útil! Deve-se levar em consideração que a conexão do driver de LED na ausência de um capacitor de entrada não é permitida.

Dado o número e quanto os LEDs consomem, a indutância (L) é calculada. No circuito do driver de LED, a indutância deve ser selecionada, o valor da qual é 68-220 μH. Isso é evidenciado pelos dados da documentação técnica. É possível admitir um ligeiro aumento no valor de L, mas deve-se levar em consideração que então a eficiência do circuito como um todo diminuirá.

Assim que a tensão for aplicada, o valor da corrente que passa pelo resistor RS (funciona como um sensor de corrente) e L será zero. Além disso, o comparador CS analisa os níveis de potencial antes e depois do resistor - como resultado, uma alta concentração aparece na saída. A corrente que vai para a carga sobe para um determinado valor controlado por RS. A corrente aumenta dependendo do valor da indutância e do valor da tensão.

Montagem dos componentes do driver

Os componentes de cintagem do microcircuito RT 4115 são selecionados levando em consideração as instruções do fabricante. Para CIN, um capacitor de baixa impedância (capacitor ESR baixo) deve ser usado, pois o uso de outros análogos afetará negativamente a eficiência do driver. Se o dispositivo for alimentado por um bloco com corrente estabilizada, um capacitor com capacidade de 4,7 μF ou mais é necessário na entrada. Recomenda-se colocá-lo próximo ao microcircuito. Se a corrente estiver alternando, você precisará introduzir um capacitor de tântalo de estado sólido com capacidade de pelo menos 100 μF.

Um indutor de 68 μH deve ser instalado no circuito de comutação para 3 W LEDs. Deve estar localizado o mais próximo possível do terminal SW. Você pode fazer uma bobina sozinho. Isso exigirá um anel de um computador com falha e um fio de enrolamento (PEL-0.35). O diodo FR 103 pode ser usado como diodo D. Seus parâmetros: capacitância 15 pF, tempo de recuperação 150 ns, temperatura de -65 a 150 ° C. Ele pode lidar com pulsos de corrente de até 30 A.

O valor mínimo do resistor RS no circuito do driver do LED é 0,082 ohms, a corrente é 1,2 A. Para calcular o resistor, você deve usar a corrente necessária para o LED. Abaixo está a fórmula para calcular:

RS = 0,1 / I,

onde I é a corrente nominal da fonte de LED.

O valor de RS no circuito do driver de LED é 0,13 Ohm, respectivamente, o valor da corrente é 780 mA. Se tal resistor não puder ser encontrado, vários componentes de baixa resistência podem ser usados, usando a fórmula de resistência para conexão paralela e em série no cálculo.

Layout de driver de LED DIY de 10 watts

Você mesmo pode montar um driver para um LED de alta potência, usando placas eletrônicas de lâmpadas fluorescentes com defeito. Na maioria das vezes, as lâmpadas queimam nessas lâmpadas. A placa eletrônica permanece operacional, o que permite que seus componentes sejam usados ​​para fontes de alimentação, drivers e outros dispositivos caseiros. Para trabalhar, você pode precisar de transistores, capacitores, diodos, indutores (bobinas).

A lâmpada com defeito deve ser cuidadosamente desmontada com uma chave de fenda. Para fazer um driver para um LED de 10W, você deve usar uma lâmpada fluorescente de 20W. Isso é necessário para que o estrangulamento possa suportar a carga com uma margem. Para uma lâmpada mais potente, você deve selecionar a placa apropriada ou substituir o estrangulador por um analógico com um núcleo grande. Para fontes de LED com potência inferior, o número de voltas do enrolamento pode ser ajustado.

Além disso, no topo das espiras primárias do enrolamento, é necessário dar 20 espiras de fio e, usando um ferro de solda, conectar este enrolamento com uma ponte de diodo retificador. Depois disso, você deve aplicar a tensão da rede 220 V e medir a tensão de saída no retificador. Seu valor era de 9,7V. A fonte de LED através do amperímetro consome 0,83 A. O valor nominal deste LED é de 900 mA, porém, o menor consumo de corrente aumentará seu recurso. A montagem da ponte de diodos é realizada por meio de montagem saliente.

A nova placa e a ponte de diodo podem ser colocadas em um suporte de uma lâmpada de mesa antiga. Assim, o driver de LED pode ser montado independentemente dos componentes de rádio disponíveis de dispositivos com falha.

Devido ao fato dos LEDs serem bastante exigentes nas fontes de alimentação, é necessário selecionar corretamente um driver para eles. Se o conversor for selecionado corretamente, você pode ter certeza de que os parâmetros das fontes de LED não se deteriorarão e os LEDs cumprirão o período pretendido.