Всички светодиоди, независимо от форм-фактора и електрическите параметри, се захранват с ток. Правилно доставеният ток е гаранция за продължителна и стабилна работа на осветителното устройство. Така че защо производителите на LED продукти често инсталират регулатор на напрежението вместо стабилизиращ ток? Как влияе на работата на LED лампи, ленти, фенери и прожектори? Нека се опитаме да го разберем.
стабилизатори на напрежението
Въз основа на името, тези устройства са предназначени да поддържат напрежението в товара на определено ниво. В този случай величината на изходния ток зависи от самия товар. С други думи, колко ще отнеме натоварването, толкова ще отнеме, но не повече от максималната възможна стойност. Да предположим, че регулаторът на напрежение има следните изходни параметри: 12V и 1 A. Това означава, че изходът винаги ще бъде поддържан на 12V, а консумираният ток може да бъде в диапазона от нула до един ампер. Има два вида регулатори на напрежение: линейни и импулсни.
По правило регулиращият елемент в стабилизатора е биполярен или полеви транзистор. Ако този транзистор е в активен режим, тогава стабилизаторът се нарича линеен. Ако регулиращият транзистор е в режим на ключ, тогава стабилизаторът се нарича импулс.
Най-често срещаните и евтини са линейните регулатори на напрежението, но те имат редица недостатъци:
- ниска ефективност;
- при висок ток на натоварване се изисква радиатор;
- имат сравнително високо напрежение.
За да не се срещат такива дефекти, се препоръчва използването на импулсни регулатори на напрежението. Те се предлагат в три вида: повдигане, по-ниско и универсално. Импулсните стабилизатори имат висока ефективност, не се нуждаят от допълнително разсейване на топлина при високи токове на натоварване, но имат по-висока цена.
стабилизатори на тока
Най-простият токов ограничител е резистор. Често се нарича най-простият стабилизатор, който е неправилен, тъй като резисторът не може да стабилизира тока, когато напрежението се променя на входа.
Използването на резистор в светодиодната електрическа верига е допустимо само при стабилизирано входно напрежение. В противен случай всички скокове на напрежение се предават на товара и се отразяват отрицателно върху работата на светодиода. Ефективността на ограничителя на съпротивителния ток е много ниска, защото цялата енергия, която консумират, се разсейва под формата на топлина.
Малко по-висока ефективност при проектирането на базата на пълни интегрални схеми (MI) на линейни стабилизатори. Схемите на линейни стабилизатори въз основа на MI се открояват с минимален набор от елементи, липса на препятствия и прости настройки.
За да се избегне прегряването на управляващия елемент, разликата между входното и изходното напрежение трябва да бъде малка, но достатъчна (3-5 волта). В противен случай случаят с чипа ще бъде принуден да разсейва непотърсената енергия, като по този начин намалява ефективността.
Драйвери за светодиоди на базата на готови линейни стабилизатори на ИМ се отличават с ниска цена и наличност на компоненти за сглобяванесъс собствените си ръце
Най-ефективни се считат драйверите за настояща импулсно-широчинна модулация (PWM). Те са проектирани на базата на специализирани чипове с верига за обратна връзка и защитни елементи, което няколко пъти увеличава надеждността на цялото устройство. Наличието на импулсен трансформатор в тях води до по-висока цена, но е обоснована от висока ефективност и експлоатационен живот. Поток PWM стабилизатори с 12V захранване са лесно да се направи със собствените си ръце, като се използва специална микросхема. Например, PT4115 IMS от PowTech, който е специално проектиран за LED захранващи вериги от 1 до 10 вата.
LED захранвания
В светодиодите, освен номиналния ток, има и друг важен параметър - директен спад на напрежението. Ролята на този параметър също е значителна, поради което е посочена в първия ред на техническите параметри на полупроводниковото устройство.
За да се премине през прехода p-n, е необходимо да се добави към него минимално директно напрежение Umin.pr.В документацията на светодиода се посочва стойността на минималното пряко напрежение и се отразява в графиката на характеристиките на напрежение-ампер (VAC).
На зелената част на VAC на светодиода е ясно, че само когато е достигнато Umin.pr. токът на Ипре започва да тече. Друг по-малък растеж на Upr води до рязко нарастване на Ypres. Ето защо дори малки напрежения падат над Umax..pr. вредни за кристала на светодиода. В момента на превишаване на Umaks.pr. токът достига своя връх и възникваразрушаване на кристала. За всеки тип LED има номинален ток и съответстващото му напрежение (паспортни данни), при което устройството трябва да работи в обявения експлоатационен живот.
Правилно и неправилно включване
Най-големите грешки се правят от шофьорите, когато се опитват да запишат на LED захранващата верига. Често автомобилистите включват LED устройства директно от батерията, а след това се оплакват от различни проблеми: мига, загуба на яркост и пълно избледняване на кристала. Всичко това се дължи на липсата на междинен конвертор, който да компенсира разликите в напрежението в диапазона от 10 до 14.5V. Друга грешка на собствениците на автомобили е свързването само чрез резистор, изчислен на средна стойност на 12V батерия. Резисторът е линеен елемент и следователно токът през него се увеличава пропорционално на напрежението. Допуска се свързване чрез резистор при условие, че се изчислява при 14.5V, но след това ще е необходимо да се приеме непълния светлинен изход на светодиодите при стойности на ниско и средно напрежение в бордовата мрежа. Следователно, недвусмисленият начин за свързване на светодиодите в автомобила е да се използва стабилизатор на тока, за предпочитане импулсен тип.
В различни осветителни структури, базирани на светодиоди, често се използват регулатори на напрежението. Защо се случва това? Първо, те са много по-евтини от висококачествените драйвери. На второ място, за да се получи повече или по-малко надежден драйвер от регулатора на напрежение, достатъчно е да се настрои резисторния изход,компетентно изчисляване на неговата сила и съпротива. Такива схеми се използват често в евтини LED лампи и осветление с помощта на LED ленти.
Повечето LED ленти се захранват с стабилно напрежение от 12V. Ако разгледате дизайна на лентата по-подробно, можете да видите, че той е разделен на малки области. По правило всеки участък се състои от три SMD светодиода и един токов резистор. Спадът на напрежението на един светоизлъчващ елемент е средно 2.5-3.5 V, т.е. максимум 10.5 сумарно. Останалата част се погасява от резистор, номиналната стойност на която производителят взема за използвания тип светодиоди. Следователно свързването на светодиода чрез връзката с регулатора на напрежение и резистора може да се счита за правилно.
Изходът на стабилизатора трябва да бъде по-голям от консумацията на мощност на товара от около 30%.
Ако използвате просто захранване без стабилизация (трансформатор, диоден мост и кондензатор), тогава с малко увеличение на напрежението в мрежата, пропорционално намалената част ще бъде равномерно разпределена по всичките четири елемента на всеки сегмент от лентата. В резултат на това, токът, температурата на кристала ще се увеличи, и в резултат на това ще започне необратимият процес на деградация на светодиодите.
Най-правилната схема на схемата е използването на импулсен токов стабилизатор. Към днешна дата това е най-добрият вариант, който се използва от всички водещи производители на светодиодипродукти. Сегашният драйвер с PWM контролер практически не е топъл, ефективен и надежден.
Така че защо да се даде предпочитание: евтин регулатор на напрежението с резистор или по-скъп ток драйвер? Правилният отговор се крие в израза: "Всички спестявания трябва да бъдат оправдани." Ако имате нужда от свързване на дузина светодиоди с ниска мощност или не повече от един метър лента, тогава изборът в полза на първата опция не може да се нарече фалшива.
Но ако целта ви е да подхранвате маркови светодиоди с мощност на всеки кристал по-голям от 1W, тогава без качествен текущ драйвер не можете да го направите. Защото цената на такива излъчващи диоди е много по-висока от цената на водача.
