Как подобрать led driver к светодиодному светильнику

Обновлено: 30.06.2024

Я электромонтажник, и иногда меня вызывают для того, чтобы произвести подбор и монтаж светодиодной ленты, а также произвести подключение. В общем, расскажу в статье как подобрать драйвер для светодиодной ленты. Расскажу какую ленту лучше выбрать. Покажу, как и куда производить подключение проводов. После прочтения этой статьи, вы сможете с лёгкостью сделать монтаж ленты в своём доме, подобрав лучшие материалы для этого.

В чем отличие блока питания от драйвера для светодиодов: теория и практика, всё что нужно знать

Примечание автора: «В сети есть достаточно большое количество информации о питании светодиодной продукции, но когда я готовил материал для этой статьи, нашел большое количество абсурдной информации на сайтах из топа выдачи поисковых систем. При этом наблюдается либо полное отсутствие, либо неправильное восприятие базовых теоретических сведений и понятий».

Светодиоды - самый эффективный на сегодняшний день из всех распространенных источников света. За эффективностью кроются и проблемы, например высокое требование к стабильности тока, который их питает, плохая переносимость сложных тепловых режимов работы (при повышенной температуре). Отсюда выходит задача решения этих проблем. Давайте разберемся, чем отличаются понятия блок питания и драйвер. Для начала углубимся в теорию.

Содержание статьи

Источник тока и источник напряжения

Блок питания - это обобщенное названия части электронного устройства или другого электрооборудования, которое осуществляют подачу и регулирование электроэнергии для питания этого оборудования. Может находиться как внутри устройства, так и снаружи, в отдельном корпусе.

Драйвер - обобщенное название специализированного источника, коммутатора или регулятора питания для специфичного электрооборудования.

Различают два основных типа источников питания:

Давайте рассмотрим их отличия.

Источник напряжения - это такой и источник питания напряжение на выходе которого не изменяется при изменении выходного тока.

У идеального источника напряжения внутреннее сопротивление равняется нулю, при этом выходной ток может быть бесконечно большим. В реальности же дело обстоит иначе.

У любого источника напряжения есть внутреннее сопротивление. В связи с этим напряжение может несколько отклоняться от номинального при подключении мощной нагрузки (мощная - малое сопротивление, большой ток потребления), а выходной ток обуславливается его внутренним устройством.

Для реального источника напряжения аварийным режимом работы является режим короткого замыкания. В таком режиме ток резко возрастает, его ограничивает только внутреннее сопротивление источника питания. Если источник питания не имеет защиты от КЗ, то он выйдет из строя

Источник тока - это такой источник питания, ток которого остается заданным независимо от сопротивления подключенной нагрузки.

Так как целью источника тока является поддержание заданного уровня тока. Аварийным режимом работы для него является режим холостого хода.

Если объяснить причину простыми словами, то дело обстоит следующим образом: допустим, вы подключили к источнику тока с номинальным в 1 Ампер нагрузку сопротивлением в 1 Ом, то напряжение на его выходе установится в 1 Вольт. Выделится мощность в 1 Вт.

Если увеличить сопротивление нагрузки, скажем, до 10 Ом, то ток так и будет 1А, а напряжение уже установится на уровне 10В. Значит, выделится 10Вт мощности. И наоборот, если снизить сопротивление до 0.1 Ома, ток будет все равно 1А, а напряжение станет 0.1В.

Холостым ходом называется состояние, когда к выводам источника питания ничего не подключено. Тогда можно сказать, что на холостом ходу сопротивление нагрузки очень большое (бесконечное). Напряжение будет расти до тех пор, пока не потечет ток силой в 1А. На практике, для примера такой ситуации можно привести катушку зажигания автомобиля.

Напряжение на электродах свечи зажигания, когда цепь питания первичной обмотки катушки размыкается, растёт до тех пор, пока его величина не достигнет напряжения пробоя искрового промежутка, после чего через образовавшуюся искру протечет ток и рассеется энергия, накопленная в катушке.

Состояние короткого замыкания для источника тока не является аварийным режимом работы. При коротком замыкании сопротивление нагрузки источника питания стремится к нулю, т.е. оно бесконечно маленькое. Тогда напряжение на выходе источника тока будет соответствующим для протекания заданного тока, а выделяемая мощность ничтожно мала.

Перейдем к практике

Если говорить о современной номенклатуре или названиям, которые даются источникам питания в большей степени маркетологами, а не инженерами, то блоком питания принято называть источник напряжения.

К таким относятся:

Зарядное устройство для мобильного телефона (в них преобразование величин до достижения необходимого зарядного тока и напряжения осуществляется установленными на плате заряжаемого устройства преобразователями.

Блок питания для ноутбука.

Блок питания для светодиодной ленты.

Драйвером называют источник тока. Основное его применение в быту - это питание отдельных светодиодов и светодиодных матриц и те и другие обычной высокой мощности от 0.5 Вт.

Питание светодиодов

В начале статьи было упомянуто, что у светодиода весьма высокие требования к питанию. Дело в том, что светодиод питается током. Это связано с вольтамперной характеристикой всех полупроводниковых диодов. Взгляните на неё.

На картинке ВАХ диодов разных цветов:

Такая форма ветви (близка к параболе) обусловлена характеристиками полупроводников и примесей которые в них внесены, а также особенностей pn-перехода. Ток, когда напряжение, приложенное к диоду меньше порогового почти, не растёт, вернее его рост ничтожно мал. Когда напряжение на выводах диода достигает порогового уровня, через диод резко начинает расти ток.

Если ток через резистор растёт линейно и зависит от его сопротивления и приложенного напряжения, то рост тока через диод не подчиняется такому закону. И при увеличении напряжения на 1% ток может возрасти на 100% и больше.

Плюс к этому: у металлов сопротивление увеличивается при росте его температуры, а у полупроводников наоборот - сопротивление падает, а ток начинает расти.

Чтобы узнать причины этого подробнее нужно углубиться в курс “Физические основы электроники” и узнать о типах носителей зарядов, ширине запрещенной зоны и прочих интересных вещах, но делать этого мы не будем, бегло эти вопросы мы рассматривали в статье о биполярных транзисторах.

В технических характеристиках пороговое напряжение обозначается, как падение напряжения в прямом смещении, для светодиодов белого свечения обычно около 3-х вольт.

С первого взгляда может показаться, что достаточно на этапе проектировки и производства светильника достаточно подобать токоограничивающие резисторы и выставить стабильное напряжения на выходе блока питания и всё будет хорошо. На светодиодных лентах так и делают, но их питают от стабилизированных источников питания, к тому же мощность применяемых в лентах светодиодах зачастую* мала, десятые и сотые доли Ватт.

*(если не вести речь о лентах и полосах со светодиодами 5730 подробнее о типах SMD светодиодах смотрите статью - Виды, характеристика и маркировка SMD-светодиодов)

Мощные светодиоды, которые и рекомендуется питать драйверами, греются достаточно сильно. Например, светодиод мощностью 1Вт нагревается до температуры выше 50 градусов за несколько 5-15 секунд работы без радиатора.

Если такой светодиод питается от драйвера, со стабильным выходным током, то при нагреве светодиода ток через него не возрастет, а останется неизменным, а напряжение на его выводах для этого немного снизится.

А если от блока питания (источника напряжения), после нагрева ток увеличится, от чего нагрев будет еще сильнее.

Есть еще один фактор - характеристики всех светодиодов (как и других элементов) всегда отличаются.

Блок питания в разобранном виде

Выбор драйвера: характеристики, подключение

Для правильного выбора драйвера нужно ознакомиться с его техническими характеристиками, основные это:

Номинальный выходной ток;

Минимальная мощность. Не всегда указывается. Дело в том, некоторые драйвера не запустятся если к ним подключена нагрузка меньше определенной мощности.

Часто в магазинах вместо мощности указывают:

Номинальный выходной ток;

Диапазон выходных напряжений в виде (мин.)В…(макс.)В, например 3-15В.

Количество подключаемых светодиодов, зависит от диапазона напряжений, пишется в виде (мин)…(макс), например 1-3 светодиодов.

Так как ток через все элементы одинаков при последовательном подключении, поэтому к драйверу светодиоды подключаются последовательно.

Параллельно светодиоды нежелательно (скорее нельзя) подключать к драйверу, потому что, падения напряжений на светодиодах могут немного различаться и один будет перегружен, а второй наоборот работать в режиме ниже номинального.

Подключать больше светодиодов, чем определено конструкцией драйвера не рекомендуется. Дело в том, что любой источник питания имеет определенную максимально допустимую мощность, которую нельзя превышать. А при каждом подключенном светодиоде к источнику стабилизированного тока напряжение на его выходах будет возрастать примерно на 3В (если светодиод белый), а мощность будет равняться как обычно произведению тока на напряжение.

Исходя из этого, сделаем выводы, чтобы купить правильный драйвер для светодиодов, нужно определиться с током, который потребляют светодиоды и напряжением, которое на них падает, и по параметрам подобрать драйвер.

Например этот драйвер поддерживает подключение до 12 мощных светодиодов на 1Вт, с током потребления в 0.4А.

Вот такой выдаёт ток в 1.5А и напряжение от 20 до 39В, значит к нему можно подключить, например светодиод на 1.5а, 32-36В и мощностью 50Вт.

Заключение

Драйвер – это один из типов блока питания, рассчитанный на обеспечение светодиодов заданным током. В принципе все равно как называют этот источник питания. Блоками питания называются источники питания для светодиодных лент на 12 или 24 Вольта, они могут выдавать любой ток ниже максимального. Зная правильные названия, вы вряд ли ошибетесь при приобретении товара в магазинах, и вам не придётся его менять.

Подбор драйвера.

Ленты 12 в и 24 в, как правило, нуждаются в источники постоянного напряжения, поэтому для их подключения необходимо использовать драйвер. Драйвер — это устройство, похожее по применению на блок питания, но отличное по принципу, но не суть. Для подбора драйвера нужно знать какую ленту вы собрались брать.

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.

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.

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.

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.

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.

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

КАК ПОДОБРАТЬ ДРАЙВЕР ДЛЯ СВЕТОДИОДОВ

В первую очередь необходимо определиться с типом драйвера. Он может быть:

Работает очень просто – за счет резистора R, выполняющего роль ограничителя, при изменении напряжения восстанавливает необходимый ток. На представленной схеме драйвера для светодиодов можно наглядно видеть принцип линейной регулировки тока.

Недостатком здесь считается тот факт, что через резистор тоже течет ток, из-за чего мощность бесполезно рассеивается просто на нагрев окружающего воздуха. Причем чем выше входное напряжение, тем больше потери. Плюс линейной схемы – простота. Такие драйверы недорого стоят и имеют достаточную надежность.

Линейные драйверы применяются для не слишком мощных светодиодов. У диодов с большим рабочим током драйвер будет потреблять больше энергии, чем сам световой элемент.

Здесь драйвер только следит за током через светодиод и управляет ключом, собранным на транзисторе. Вместо резистора в схеме присутствует кнопка КН, а еще в нее добавлен конденсатор, который заряжается при нажатии этой кнопки, заставляя светодиод загораться. Конденсатор питает диод, пока ток не опустится ниже допустимого. После этого нужно вновь нажать кнопку КН.

Эта схема более эффективна для мощных светодиодов, поскольку здесь минимальные потери энергии. Ввиду сложной конструкции импульсные драйверы дороже стоят, но их применение окупается высокой производительностью и высоким качеством стабилизации тока.

Стоит также сказать про диммируемые драйверы . Они позволяют регулировать интенсивность света, который исходит от диодов, за счет изменения входных и выходных параметров тока. Еще диммируемый драйвер может менять цвет свечения. К примеру, при меньшей мощности белые диоды будут светить желтым светом, а при большей – синим.

При подборе драйвера необходимо обращать внимание на следующие характеристики:

входное и выходное напряжение;
выходная мощность;
выходной ток;
степень защиты .

ВХОДНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ

При подборе входного напряжения драйвера необходимо учитывать напряжение источника питания, к которому будет подключен светодиодный светильник. Напряжение источника должно входить в диапазон значений входного напряжения драйвера.

ТИП ТОКА

Он может быть переменным AC или постоянным DC. Эту информацию, как и значения входного напряжения можно найти на корпусе самого драйвера. Для подключения от розетки ток должен быть переменным, а от бортовой сети автомобиля – постоянным.

ВЫХОДНЫЕ ПАРАМЕТРЫ: НАПРЯЖЕНИЕ, ТОК И МОЩНОСТЬ

При расчете драйвера для светодиодов необходимо учитывать тип их соединения. При последовательной схеме нужно сложить напряжения всех диодов цепочки. К примеру, для 3 светодиодов с током 300 мА и рабочим напряжением 3,3 В общее напряжение будет 3 · 3,3 = 9,9 В. Ток же остается одним для всех диодов – 300 мА. Выходит, что драйвер должен иметь выходной ток 300 мА и выходное напряжение 3,3 В.

Но при выборе не стоит искать драйвер именно с такими параметрами. Чаще всего устройство рассчитано на определенный диапазон. Именно в него должны укладываться рассчитанная величина напряжения и тока.

Разберем на рассматриваемом примере, как рассчитать драйвер для светодиодов по мощности:

Мощность – это ток, умноженный на напряжение: P = I · U = 0,3 · 9,9 = 2,97 Вт.
Рассчитанная мощность диодов равна мощности, которая должна быть у драйвера. Но нужно добавить запас 10-20%. Тогда получится, что оптимальным будет драйвер с мощностью от 2,97 · 1,1 = 3,27 до 2,97 · 1,2 = 3,5 Вт.

СТЕПЕНЬ ЗАЩИТЫ

Существуют драйверы в закрытом и открытом исполнении. В первом случае устройство имеет корпус, который защищает от влаги и пыли. Открытый драйвер лучше встраивать непосредственно в корпус светильника, если тот обладает хорошей защитой от окружающей среды. Если же у светильника есть вентиляционные отверстия или он будет установлен в таком помещении, как гараж, лучше выбрать драйвер с собственным корпусом.

Подбор ленты.

Светодиодные ленты бывают разного напряжения: 12, 24 и 230 Вольт (самые распространенные, остальные знать необязательно).

Драйверы и светодиодные ленты. Фотография автора статьи. Драйверы и светодиодные ленты. Фотография автора статьи. Драйверы и светодиодные ленты. Фотография автора статьи.

Лента на 230 В.

Если не хотите заморачиваться, то для вас лучшим вариантом будет лента на 230 вольт. Она подключается напрямую в розетку с помощью вилки. Всё предельно просто, но у неё достаточно много минусов, один из которых малый срок службы и большие выделения тепла. Также нельзя нарезать ленту мелкими кусками, как в случае с 12-36 вольтовыми вариантами. Больше используются на улице в связи с хорошей влагозащитой.

Лента на 230 вольт "питается" напрямую от сети напряжение 230 вольт. Для неё драйвер не нужен.

Лента на 12-36 В.

А, вот есть использовать светодиодную ленту "низкого напряжения", то эти минусы можно с лёгкостью избежать. Сами светодиоды не греются так сильно, как лента 230 вольт, поэтому такая лента безопаснее. Срок службы ленты, как правило, большой, а вот срок службы блока зависит от его качества и условий эксплуатации. Но это об этом ниже (заголовок "подбор драйвера").

Светодиодная лента. Фотография автора статьи (извиняюсь за качество). Светодиодная лента. Фотография автора статьи (извиняюсь за качество).

Характеристики.

Пришли к выводу, что 230 вольт — плохо, а 12-36 — хорошо(для дома или квартиры внутри). Характеристики, по которым придётся выбирать светодиодную ленту перечислю ниже. Важно отметить, что речь идёт именно об обычной ленте (SMD), а не об RGB-ленте (многоцветной).

Цветовая температура:

3000 Кельвина и ниже — это будет тёплый цвет, как лампа накаливания, галогенный свет. И чем ниже, тем более красный свет.

От 3000 до 6000 К — нейтрально белый свет, 3000 - ближе к тёплому, 6000 ближе к белому.

Свыше 6000 К — Холодный свет (чем выше, тем более синий цвет).

Яркость ленты:

Для упрощения подбора по этому параметру будет рассчитывать его по мощности ленты. Можно сказать, чем мощнее лента, тем ярче она светит, но это не всегда так. Некоторые ленты могут разниться по световому потоку в два раза, при одинаковой мощности, но в целом это правило почти всегда работает. Если вам нужна лента для декоративной подсветки, то берите не более 6 Вт/метр (400-600 люменов/метр). Если же вам необходимо делать основное освещение из этих лент, то берите, по возможности, выше 10 Вт/метра (400-600 люменов/метр).

В принципе, для подбора ленты никаких данных больше не нужно. Этого вполне достаточно. Крепиться лента обычно на клейкую ленту, которая уже есть на светодиодной ленте. Для большей надежности можно раз в 20-30 см добавлять точку суперклея. Перейдём к драйверу.

КАК ПОДОБРАТЬ ДРАЙВЕР ДЛЯ СВЕТОДИОДОВ: ПО ТОКУ, МОЩНОСТИ И НАПРЯЖЕНИЮ

Светодиод – это полупроводниковый прибор, который под воздействием приложенного напряжения излучает свет. Чтобы работать в нормальном режиме, ему необходим постоянный и строго стабилизированный ток.

Это особенно важно для мощных светодиодов, поскольку они более чувствительны к всевозможным перепадам и скачкам напряжения. При снижении величины питающего тока мгновенно уменьшается светоотдача, а при увеличении светодиод перегревается и сгорает. Драйвер предотвращает такие ситуации. Он стабилизирует ток, исключает его скачки и перепады. Но для этого важно знать, как выбрать драйвер для светодиодов.

Читайте также: