Razširjena uporaba svetlečih diod je privedla do množične proizvodnje napajalnikov zanje. Taki bloki se imenujejo gonilniki. Njihova glavna značilnost je, da so sposobni vzdrževati dani tok na izhodu. Z drugimi besedami, gonilnik za LED (LED) je trenutni vir za njihovo napajanje.
imenovanje
Ker je LED polprevodniški element, ključna značilnost, ki določa svetlost njihove luminiscence, ni napetost, temveč tok. Da bi zagotovili, da so izdelali deklarirano število ur, je potreben voznik - stabilizira tok, ki teče skozi verigo LED. Možno je uporabljati LED z nizko porabo brez gonilnika, pri čemer se njegova vloga izvaja z uporom.
uporaba
Vozniki se uporabljajo tako pri oddajanju svetleče diode iz omrežja 220V kot tudi pri virih konstantne napetosti 9-36 V. Prve se uporabljajo pri osvetljevanju prostorov z LED svetilkami in trakovi, ki se pogosteje pojavljajo v avtomobilih, kolesih, prenosnih lučeh itd.
Načelo dela
Kot je bilo že omenjeno, je voznik trenutni vir. Njegove razlike od napetostnega vira so prikazane spodaj.
Napetostni vir na svojem izhodu ustvarja določeno napetost, v idealnem primeru ni odvisen od obremenitve.
Če na primer priključite napetost 12 V na vir s 40 ohmskim uporom, bo skozi njega teče tok 300 mA.
Če priključite vzporedno dva upora, bo skupni tok že 600 mA pri enaki napetosti.
Voznik je enakPodpira trenutni izhod na svojem izhodu. Napetost se lahko spreminja s tem.
Upornik 40 ohmov bomo povezali tudi s strojem 300 mA.
Voznik bo na uporu ustvaril padec napetosti 12 V.
Če vzporedno priključite dva upora, bo tok še vedno 300 mA, napetost pa bo padla na 6 V:
Tako je idealen voznik sposoben zagotoviti nazivno tokovno obremenitev ne glede na padec napetosti. To pomeni, da bo svetleča dioda s padcem napetosti 2 V in tokom 300 mA gorila tako svetlo, kot LED z napetostjo 3 V in tok 300 mA.
Glavne značilnosti
Pri izbiri morate upoštevati tri glavne parametre: izhodno napetost, tok in porabo moči obremenitve.
Napetost na izhodu voznika je odvisna od več dejavnikov:
- padec napetosti na LED;
- število LED;
- način povezovanja.
Tokovni izhod voznika je določen z značilnostmi LED in odvisen od naslednjih parametrov:
- napajalne LED;
- svetlost.
Moč svetlečih diod vpliva na njihovo porabo toka, ki se lahko razlikuje glede na zahtevano svetlost. Voznik jim mora zagotoviti ta tok.
Nosilnost je odvisna od:
- moč vsake LED;
- njihovo število;
- barv.
Na splošno se lahko poraba energije izračuna kot
.
kjer je Pled moč LED,
N - število priključenih LED.
Največja moč voznika ne sme biti manjša.
Upoštevati je treba, da je treba za stabilno delovanje voznika in preprečitev njegove okvare zagotoviti mejo moči vsaj 20–30%. To pomeni, da mora biti izpolnjeno naslednje razmerje:
kjer je Pmax največja moč voznika.
Poleg moči in števila svetlečih diod je moč bremena odvisna od njihove barve. Svetleče diode različnih barv imajo drugačen padec napetosti z enakim tokom. Na primer, rdeča LED CREE XP-E ima padec napetosti 1,9-2,4 V pri toku 350 mA. Povprečna moč, ki jo uporabljajo na ta način, je približno 750 mW.
V XP-E zelena barva pade za 3,3-3,9 V pri istem toku, njegova povprečna moč pa znaša približno 1,25 W. To pomeni, da se lahko voznik, ki je namenjen za 10 vatov, zaužije bodisi 12-13 rdečih LED ali 7-8 zelenih.
Kako izbrati gonilnik za LED. Načini za povezavo LED
Recimo, da ima 6 LED z upadom napetosti 2 V in tokom 300 mA. Lahko jih povežete na različne načine in v vsakem primeru potrebujete gonilnik z določenimi parametri:
- Dosledno. S tem načinom priključitve je potreben voznik z napetostjo 12 V in tokom 300 mA. Prednost te metode je, da je skozi celotno vezje enak tok, in LED diode gorijo z enako svetlostjo. Pomanjkljivost je, da za povezavo velikega števila LED potrebujete voznika z zelo visoko napetostjo.
- Hkrati. Na 6V bo že dovolj gonilnikov, vendar bo trenutna poraba približno na2-krat več kot pri serijski povezavi. Pomanjkljivost: Tokovi toka v vsakem tokokrogu se rahlo razlikujejo zaradi širjenja parametrov LED, zato bo eno vezje sijalo nekoliko svetleje od drugega.
- Dosledno za dva. Tukaj potrebujete isti gonilnik kot v drugem primeru. Svetlost sijaja bo še bolj enakomerna, vendar obstaja ena pomembna pomanjkljivost: ob vklopu moči v vsakem paru LED zaradi širjenja karakteristik se lahko odpre pred drugim, in skozi to bo šel tok, 2-krat višji od nominalne. Večina svetlečih diod je zasnovana za takšne kratkotrajne tokove, vendar je ta metoda najmanj privlačna.
Nesprejemljivo je, da se na ta način vzporedno kombinirajo tri ali več svetlečih diod, ker lahko povzroči pretok pretoka toka, kar povzroči izgubo energije.
Upoštevajte, da je v vseh primerih moč voznika 3,6 W in ni odvisna od načina priključitve bremena.
Zato je priporočljivo izbrati gonilnik za svetleče diode (LED) v fazi nakupa slednje, ki je predhodno določil shemo priključitve. Če najprej sami kupite LED diode, nato pa za njih dvignete gonilnik, je to lahko zastrašujoča naloga, saj je verjetnost, da boste našli točno vir energije, ki lahko zagotovi delo števila LED, vključenih v določeno shemo, majhna.
vrste
Na splošno se lahko gonilniki za LED diode razdelijo v dve kategoriji: linearna inpulzni
Pri linearnem izhodu se uporablja generator toka. Omogoča stabilizacijo izhodnega toka z nestabilno vhodno napetostjo; in uglaševanje je gladko, brez ustvarjanja visokofrekvenčnih elektromagnetnih motenj. So preprosti in poceni, vendar nizka učinkovitost (manj kot 80%) omejuje obseg njihove uporabe z LED diodami in trakovi z majhno močjo.
Impulzi so naprave, ki na izhodu ustvarijo niz visokofrekvenčnih impulzov toka.
Običajno delujejo po načelu širinske impulzne modulacije (PWM), to pomeni, da je povprečni izhodni tok določen z razmerjem širine impulza in obdobjem njihovega spremljanja (ta vrednost se imenuje faktor polnjenja).
Zgornji diagram prikazuje načelo delovanja gonilnika PWM: frekvenca impulza ostaja nespremenjena, vendar se faktor polnjenja giblje med 10% in 80%. To vodi do spremembe povprečnega toka Icp na izhodu.
Takšni vozniki so postali razširjeni zaradi kompaktnosti in visoke učinkovitosti (približno 95%). Glavna pomanjkljivost je večja v primerjavi z linearno ravnjo elektromagnetnih motenj.
Voznik z 220 V LED
Za vključitev v omrežje 220 V se izdata tako linearna kot impulzna. Obstajajo gonilniki z galvansko ločitvijo od omrežja in brez njega. Glavne prednosti prvega so visoka učinkovitost, zanesljivost in varnost.
Brez galvanske izolacije je običajno cenejša, vendar manj zanesljiva in zahteva previdnost, kadar je povezana, ker obstaja verjetnost porazatok.
Kitajski vozniki
Povpraševanje po voznikih za LED diode prispeva k njihovi množični proizvodnji na Kitajskem. Te naprave so pulzni tokovni viri, ponavadi 350-700 mA, pogosto nimajo primera.
Kitajski gonilnik za LED 3w
Njihove glavne prednosti so nizka cena in prisotnost galvanske povezave. Slabosti so naslednje:
- nizka zanesljivost zaradi uporabe rešitev s poceni vezji;
- pomanjkanje zaščite pred pregrevanjem in nihanjem v omrežju;
- visoka stopnja radijskih motenj;
- visoka stopnja pulzacij na izhodu;
- kratkotrajni.
Življenjska doba
Običajno je življenjska doba voznika manjša od življenjske dobe optičnega dela - proizvajalci dajejo garancijo za 30.000 ur dela. To je posledica dejavnikov, kot so:
- nestabilnost omrežne napetosti;
- temperaturna nihanja;
- raven vlažnosti;
- obremenitev voznika.
Najšibkejši člen v gonilniku LED je glajenje kondenzatorjev, ki želijo izhlapeti elektrolit, zlasti v pogojih visoke vlažnosti in nestabilne napajalne napetosti. Posledično se poveča raven valovanja pri voznikovi moči, kar negativno vpliva na delo LED diod.
Na življenjsko dobo storitve vpliva tudi nepopolna obremenitev voznika. To pomeni, da če je zasnovan za 150 W, in deluje pri obremenitvi 70 W, se polovica njene moči vrne v omrežje, kar povzroča preobremenitev. To povzroča pogoste nesreče. Priporočamo, da si preberete besedoSvetilka LED.
Shematski diagram voznikov (čipov) za svetleče diode
Mnogi proizvajalci proizvajajo specializirane gonilnike za čipove. Poglejmo nekaj od njih.
ON Semiconductor UC3845 - impulzni gonilnik z izhodnim tokom do 1A. Shema voznika za 10W LED na tem čipu je prikazana spodaj.
Supertex HV9910 je zelo pogost impulzni čipnik. Izhodni tok ne presega 10 mA, nima galvanske izolacije.
V nadaljevanju je predstavljen preprost trenutni gonilnik na tem čipu.
Texas Instruments UCC28810. Omrežni impulzni gonilnik ima možnost urediti galvansko raztopino. Izhodni tok do 750 mA.
V tem videu je opisan še en mikročip tega podjetja - gonilnik za napajanje LED z veliko močjo LM3404HV:
Naprava deluje na podlagi načela resonančnega pretvornika, kot je Buckov pretvornik, to pomeni, da je funkcija vzdrževanja zahtevanega toka delno položena na resonančni krog v obliki tuljave L1 in diode Schottky D1 (tipična shema je prikazana spodaj). Možno je tudi nastaviti stikalno frekvenco z izbiro upora RON.
Maxim MAX16800 - linearni čip, deluje pri nizkih napetostih, tako da lahko izdela voznik 12 voltov. Izhodni tok do 350 mA, zato ga lahko uporabite kot gonilnik moči za zmogljivo LED, svetilko itd. Obstaja možnost zatemnitve. Tipična shema in struktura sta predstavljeni spodaj.
Sklep
Svetleče diode so veliko bolj zahtevne za vir energije kot drugesvetlobnih virov. Na primer, presežni tok 20% za fluorescenčne sijalke ne bo povzročil resnega poslabšanja lastnosti, za LED pa se bo življenjska doba večkrat zmanjšala. Zato je treba skrbno izbrati gonilnik za LED.
