Las lámparas LED se han generalizado y, como resultado, ha comenzado la producción activa de fuentes de energía secundarias. El controlador de lámpara LED es capaz de mantener de manera estable los valores de corriente establecidos en la salida del dispositivo, estabilizando el voltaje que pasa a través de la cadena de diodos.
Le informaremos todo sobre los tipos y principios de funcionamiento de un dispositivo de conversión de corriente para el funcionamiento de una bombilla de diodo. El artículo propuesto por nosotros proporciona pautas para elegir un controlador y brinda recomendaciones útiles. Electricistas domésticos independientes encontraremos probados en la práctica, diagramas de cableado.
Contenido del artículo:
- Propósito y alcance
- El principio de funcionamiento de la fuente de alimentación.
- Características distintivas del convertidor.
-
Reglas de selección de convertidor actuales
- Poder de los diodos de luz
- Máxima potencia del dispositivo.
- Diagrama de conexión LED
-
Tipos de controladores por tipo de dispositivo
- Vista electrónica del dispositivo.
- Fuente de alimentación basada en condensador
- Transmisores de corriente regulable
- ¿Con o sin casco?
- Esquema de conductor clásico
- Conclusiones y video útil sobre el tema.
Propósito y alcance
Los cristales de diodo están formados por dos semiconductores: el ánodo (más) y el cátodo (menos), que son responsables de la transformación de las señales eléctricas. Una área tiene conductividad tipo P, la segunda es N. Cuando se conecta una fuente de alimentación, la corriente fluye a través de estos elementos.
Debido a esta polaridad, los electrones de la zona de tipo P se precipitan hacia la zona de tipo N, y viceversa, las cargas desde el punto N se precipitan hacia R. Sin embargo, cada sección del área tiene sus propios bordes, llamados uniones P-N. En estas áreas, las partículas se encuentran y se absorben o se recombinan mutuamente.
El diodo pertenece a elementos semiconductores y tiene una sola unión p - n. Por esta razón, la característica principal que determina el grado de brillo de su brillo no es el voltaje, sino la corriente
Durante las uniones P - N, el voltaje se reduce en un cierto número de voltios, siempre el mismo para cada elemento del circuito. Dados estos valores, el controlador estabiliza la corriente de entrada y forma un valor constante en la salida.
¿Cuál es la potencia requerida y qué valores de pérdidas durante el paso de P-N se indican en el pasaporte del dispositivo LED? Por lo tanto, cuando Elegir una bombilla de diodo Es necesario tener en cuenta los parámetros de la fuente de alimentación, cuyo rango debe ser suficiente para compensar la pérdida de energía.
Para que los LED de alta potencia calculen el tiempo especificado en las características, se requiere un dispositivo de estabilización: el controlador. El caso del mecanismo electrónico siempre muestra su voltaje de salida.
Las fuentes de alimentación con voltajes de 10 a 36 V se utilizan para equipar dispositivos de iluminación.
La técnica puede ser de varios tipos:
- Faros de automóviles, bicicletas, motocicletas, etc .;
- pequeñas luces portátiles o de calle;
- Linea ledcintas bombillas de techo y módulos.
Sin embargo para LED de baja potencia, y también en el caso de usar voltaje constante, se permite que los controladores no usen. En lugar de ellos, se introduce una resistencia en el circuito, también alimentada por 220 V.
El principio de funcionamiento de la fuente de alimentación.
Veamos cuáles son las diferencias entre la fuente de voltaje y la fuente de alimentación. Como ejemplo, considere el esquema que se muestra a continuación.
Al conectar a una fuente de alimentación de 12 V una resistencia de 40 Ohm, una corriente de 300 mA fluirá a través de ella (Figura A). Con la conexión paralela al circuito de la segunda resistencia, el valor actual será - 600 mA (B). Sin embargo, la tensión no se modificará.
A pesar de la conexión de dos resistencias a la fuente de alimentación, la segunda salida producirá un voltaje constante, ya que en condiciones ideales no obedece la carga.
Ahora veremos cómo cambian los valores si las resistencias están conectadas a la fuente de alimentación en el circuito. Del mismo modo, introducimos una resistencia de 40 ohmios con un controlador de 300 mA. Este último crea un voltaje de 12 V en él (esquema B).
Si el circuito está compuesto por dos resistencias, entonces el valor actual no se modifica y el voltaje será de 6 V (H).
El controlador, a diferencia de la fuente de voltaje, mantiene los parámetros actuales en la salida, sin embargo, la potencia del voltaje puede cambiar
Al sacar conclusiones, podemos decir que un convertidor de calidad suministra la carga con una corriente nominal incluso cuando el voltaje cae. En consecuencia, los cristales de diodo de 2 V o 3 V y una corriente de 300 mA se quemarán igualmente con un voltaje reducido.
Características distintivas del convertidor.
Uno de los indicadores más importantes es la potencia transmitida bajo carga. El dispositivo no se puede sobrecargar e intentar obtener los máximos resultados posibles.
El uso incorrecto contribuye a la rápida falla no solo del mecanismo de visualización, sino también de los chips de LED.
Los principales factores que afectan el trabajo incluyen:
- elementos constituyentes utilizados en el proceso de montaje;
- grado de protección (PI);
- Valores mínimos y máximos de la entrada y salida;
- fabricante
Los modelos modernos de convertidores se fabrican sobre la base de microcircuitos y aplican la tecnología de conversiones de ancho de pulso (PWM).
Durante el funcionamiento de la unidad de fuente de alimentación, el método de modulación de ancho de pulso se implementa para regular el voltaje de salida, mientras que la salida mantiene un tipo de corriente similar al de la entrada
Dichos dispositivos tienen un alto grado de protección contra cortocircuitos, sobrecargas de red y también tienen una mayor eficiencia.
Reglas de selección de convertidor actuales
Para comprar un convertidor de lámpara LED, debes estudiar la llave características del instrumento. Es necesario confiar en la tensión de salida, la corriente nominal y la potencia de salida.
Poder de los diodos de luz
Primero analicemos la tensión de salida, que está sujeta a varios factores:
- el valor de la pérdida de voltaje en las uniones P - N de los cristales;
- el número de diodos luminosos en la cadena;
- diagrama de conexión.
Los parámetros de la corriente nominal pueden determinarse por las características del consumidor, es decir, la potencia de los elementos LED y el grado de brillo.
Este indicador afectará la corriente consumida por los cristales, cuyo rango varía según el brillo requerido. La tarea del convertidor es proporcionar estos elementos con el suministro de la cantidad de energía requerida.
La tensión de salida debe ser mayor o idéntica a la cantidad total de energía consumida en cada unidad de circuito eléctrico.
La potencia del dispositivo depende de la fuerza de cada elemento LED, su color y cantidad.
Para el cálculo del consumo de energía mediante la siguiente fórmula:
PH = PLED * N,
Donde
- PLED - carga eléctrica creada por un diodo,
- N es el número de cristales en la cadena.
Estas cifras no deben ser inferiores a la potencia del driver. Ahora es necesario determinar el valor nominal requerido.
Máxima potencia del dispositivo.
Es necesario tener en cuenta el hecho de que para garantizar un funcionamiento estable del convertidor, sus valores nominales deben superar el valor recibido P en un 20-30%.H.
Así, la fórmula toma la forma:
Pmax ≥ (1,2..1,3) * PH,
donde pmax - Unidad de alimentación nominal.
Además de la potencia y el número de consumidores en la placa, la fuerza de carga también está sujeta a los factores de color del consumidor. En la misma corriente, dependiendo de la sombra, tienen diferentes indicadores de caída de voltaje.
El controlador de la lámpara LED debe producir la cantidad de corriente necesaria para garantizar el brillo máximo. Al seleccionar el dispositivo, el comprador debe recordar que la potencia debe ser mayor que la que utilizan todos los LED.
Tomemos, por ejemplo, los LED de la compañía estadounidense Cree de la línea XP-E en rojo.
Sus características son las siguientes:
- caída de tensión de 1.9-2.4 V;
- corriente 350 mA;
- Consumo medio de potencia de 750 mW.
Un análogo de color verde con la misma corriente tendrá indicadores completamente diferentes: pérdidas en las uniones P - N 3.3–3.9 V y potencia 1.25 W.
En consecuencia, podemos sacar conclusiones: un controlador diseñado para 10 W se utiliza para alimentar doce cristales rojos u ocho verdes.
Diagrama de conexión LED
La selección del controlador se debe hacer después de determinar el esquema de conexión del consumidor LED. Si primero compra diodos de luz, y luego toma un convertidor para ellos, este proceso estará acompañado de muchas dificultades.
Para encontrar un dispositivo que proporcione el trabajo de tan solo un número de consumidores con un esquema de conexión determinado, tendrá que pasar mucho tiempo.
Pongamos un ejemplo con seis consumidores. Las pérdidas de tensión que tienen son de 3 V, la corriente consumida es de 300 mA. Para conectarlos, puede utilizar uno de los métodos, y en cada caso, los parámetros requeridos de la fuente de alimentación serán diferentes.
La desventaja de la disposición alternativa de diodos es la necesidad de una fuente de alimentación con alto voltaje, si hay muchos cristales en el circuito.
En nuestro caso, con una conexión en serie, se requiere un bloque de 18 V con una corriente de 300 mA. La principal ventaja de este método es que la misma fuerza pasa a través de toda la línea, respectivamente, todos los diodos se encienden con un brillo idéntico.
La desventaja de la colocación paralela de los consumidores es la diferencia en el brillo del brillo de cada cadena. Tal fenómeno negativo ocurre debido a la variación de los parámetros de los diodos debido a las diferencias entre la corriente que pasa a través de cada línea.
Si se utiliza la colocación en paralelo, es suficiente usar un convertidor de 9 V, sin embargo, los valores de consumo actuales se duplicarán en comparación con el método anterior.
El método de disposición secuencial de dos diodos no se puede aplicar con la sustitución del número de cristales en el grupo: 3 o más. Tales restricciones se deben al hecho de que demasiada corriente puede pasar a través de un elemento, y esto crea la probabilidad de falla de todo el circuito.
Si se usa un método secuencial con la formación de pares de dos LED, se usa un controlador con los mismos indicadores que en el caso anterior. En este caso, el brillo de la iluminación será ya uniforme.
Sin embargo, incluso aquí no hubo matices negativos: al energizar al grupo, debido a la extensión de las características, uno de Los LED pueden abrirse más rápido que el segundo, respectivamente, y a través de él la corriente excede doblemente la nominal valor de
Muchas especies Luz LED para iluminación del hogar diseñado para tales saltos a corto plazo, pero este método se refiere a los menos populares.
Tipos de controladores por tipo de dispositivo
Los dispositivos que convierten la potencia de 220 V a los indicadores requeridos para los LED se dividen convencionalmente en tres categorías: electrónica; basado en condensadores; regulable
El mercado de accesorios de iluminación está representado por una amplia variedad de modelos de controladores, principalmente del fabricante chino. Y a pesar del bajo rango de precios, desde estos dispositivos, puede elegir una opción bastante decente. Sin embargo, vale la pena prestar atención a la tarjeta de garantía, t. No todos los productos son de calidad aceptable.
Vista electrónica del dispositivo.
Idealmente, el convertidor electrónico debería estar equipado con un transistor. Su función es llevar a cabo la descarga del chip de ajuste. Para eliminar o maximizar el suavizado de ondulación, se monta un condensador en la salida.
Este tipo de dispositivo pertenece a una categoría costosa, pero es capaz de estabilizar una corriente de hasta 750 mA, que los mecanismos de lastre no pueden hacer.
Los controladores más nuevos se instalan principalmente en bombillas con un zócalo E27. Una excepción a la regla son los productos de Gauss GU5.3. Están equipados con un convertidor sin transformador. Sin embargo, el grado de pulsación en ellos alcanza varios cientos de Hz.
La pulsación no es la única falla en los convertidores. La segunda puede llamarse interferencia electromagnética del rango de alta frecuencia (HF). Entonces, si otros dispositivos eléctricos, por ejemplo, una radio, están conectados a una toma conectada a una lámpara, puede esperar interferencias con la recepción de frecuencias de FM digital, televisión, un enrutador, etc.
En un dispositivo opcional de un instrumento de alta calidad, debe haber dos condensadores: uno es electrolítico para suavizar las pulsaciones, el otro es de cerámica, para bajar el HF. Sin embargo, esta combinación se puede cumplir con poca frecuencia, especialmente si hablamos de productos chinos.
Aquellos que tienen conceptos comunes en dichos diagramas de cableado pueden seleccionar de forma independiente los parámetros de salida del convertidor electrónico, cambiando el valor de las resistencias
Debido a la alta eficiencia (hasta un 95%), tales mecanismos son adecuados para dispositivos de alta potencia utilizados en varios esferas, por ejemplo, para afinación de automóviles, en dispositivos de alumbrado público y también LED domésticos fuentes
Fuente de alimentación basada en condensador
Ahora recurra a dispositivos no tan populares, basados en capacitores. Casi todos los esquemas de lámparas LED de bajo costo, donde se utilizan estos tipos de controladores, tienen características similares.
Sin embargo, debido a las modificaciones del fabricante, se someten a cambios, por ejemplo, la eliminación de cualquier elemento de la cadena. Especialmente a menudo este detalle es uno de los condensadores: suavizado.
Debido al llenado incontrolado del mercado con productos baratos y de baja calidad, los usuarios pueden "sentir" el 100% de las pulsaciones en las lámparas. Incluso sin entrar en su dispositivo, se puede argumentar que el elemento de suavizado se elimina del circuito.
Solo hay dos ventajas de tales mecanismos: están disponibles para el autoensamblaje y su eficiencia es igual al cien por cien, ya que las pérdidas serán solo en uniones pn y resistencias.
El mismo número de lados negativos: baja seguridad eléctrica y un alto grado de pulsación. La segunda desventaja es de aproximadamente 100 Hz y se forma como resultado de la rectificación de la tensión alterna. El GOST registra la tasa de ondulación permitida del 10-20%, dependiendo del propósito de la habitación donde se instala el dispositivo de iluminación.
La única forma de solucionar este inconveniente es seleccionar un capacitor con la clasificación correcta. Sin embargo, no se debe contar con la eliminación completa del problema, ya que esta solución solo puede suavizar la intensidad de las explosiones.
Transmisores de corriente regulable
Controladores de atenuadores para bombillas LED regulables Le permite cambiar los indicadores de corriente entrantes y salientes, mientras reduce o aumenta el brillo de la luz emitida por los diodos.
Hay dos métodos de conexión:
- el primero implica un comienzo suave;
- El segundo es pulsado.
Tenga en cuenta el principio de funcionamiento de los controladores regulables basados en el chip CPC9909 utilizado como dispositivo de regulación para circuitos de LED, incluidos aquellos con alto brillo.
El esquema de inclusión estándar CPC9909 con una potencia de 220 V. De acuerdo con las instrucciones esquemáticas, es posible controlar uno o varios consumidores poderosos.
Con un arranque suave, el microcircuito con un controlador asegura la inclusión gradual de diodos con brillo creciente. Para este proceso, se utilizan dos resistencias, conectadas al terminal LD, diseñadas para realizar la tarea de regulación suave. Así es como se realiza una tarea importante: la extensión de la vida útil de los elementos LED.
La misma salida proporciona regulación analógica: una resistencia de 2,2 kΩ se cambia a una analógica alterna más potente: 5,1 kΩ. De este modo, se logra un cambio gradual en el potencial de salida.
El uso del segundo método implica la aplicación de pulsos rectangulares a la salida de baja frecuencia del PWMD. En este caso, se utiliza un microcontrolador o un generador de impulsos, que están necesariamente separados por un optoacoplador.
¿Con o sin casco?
Los conductores se emiten en el caso o no. La primera opción es la más común y la más cara. Tales dispositivos están protegidos de la humedad y las partículas de polvo.
Las adaptaciones del segundo tipo se aplican cuando se lleva a cabo la instalación oculta y, respectivamente, difieren en su precio.
La fuente de alimentación de todos los dispositivos presentados puede ser de 12 V o 220 V. A pesar de que los modelos sin empaquetar ganan en precio, están muy atrasados en términos de seguridad y confiabilidad del mecanismo.
Cada uno de ellos difiere de la temperatura permitida durante el funcionamiento, también es necesario prestar atención a la selección.
Esquema de conductor clásico
Para el autoensamblaje de la fuente de alimentación de LED, tratemos el dispositivo más simple del tipo de pulso, que no tiene aislamiento galvánico. La principal ventaja de este tipo de circuito es la conexión simple y la operación confiable.
El circuito convertidor de 220 V se presenta como una fuente de alimentación de conmutación. Durante el montaje, es necesario cumplir con todas las reglas de seguridad eléctrica, ya que no hay límites en la recuperación de corriente
El esquema de tal mecanismo se compone de tres áreas principales en cascada:
- Separador de tensión en la capacitancia.
- Rectificador
- Estabilizadores de tensión.
La primera sección: la oposición ejercida por la corriente alterna en el condensador C1 con una resistencia. Este último se requiere únicamente para la autocarga del elemento inerte. No afecta el funcionamiento del circuito.
El valor nominal de la resistencia puede estar en el rango de 100 kΩ-1 MΩ, con una potencia de 0.5-1 W. El condensador debe ser electrolítico y su valor de pico de voltaje efectivo es de 400-500 V
Cuando la tensión de media onda resultante pasa a través del condensador, la corriente fluye hasta que las placas están completamente cargadas. Cuanto menor sea la capacidad del mecanismo, menos tiempo se gastará en su carga completa.
Por ejemplo, un dispositivo con un volumen de 0,3-0,4 cargas de microfarad durante un período de media onda de 1/10, es decir. solo una décima parte del voltaje que pasa pasará por esta sección.
El proceso de enderezamiento en esta área se realiza de acuerdo con el esquema de Gretz. Se selecciona el puente de diodos, a partir de la corriente nominal y la tensión inversa. El último valor no debe ser inferior a 600 V
La segunda etapa es un dispositivo eléctrico que convierte (rectifica) la corriente alterna en una pulsante. Este proceso se llama onda completa. Como una parte de la media onda fue suavizada por un condensador, en la salida de esta sección, la corriente continua será igual a 20-25 V.
Dado que la fuente de alimentación de los LED no debe exceder los 12 V, para el circuito es necesario usar un elemento estabilizador. Para ello, se introduce un filtro capacitivo. Por ejemplo, puede utilizar el modelo L7812.
La tercera etapa se basa en un filtro estabilizador de suavizado: un condensador electrolítico. La elección de sus parámetros capacitivos depende de la fuerza de carga.
Dado que el circuito ensamblado reproduce su trabajo de una vez, es imposible tocar los cables pelados, ya que el flujo de corriente alcanza decenas de amperios, las líneas están pre-aisladas.
Conclusiones y video útil sobre el tema.
Todas las dificultades que puede encontrar un radioaficionado, al recoger un convertidor para lámparas LED de alta potencia, se describen en detalle en el video:
Características clave de la autoconexión del dispositivo convertidor en el circuito eléctrico:
Información paso a paso que describe el proceso de ensamblar un controlador LED con herramientas improvisadas a mano:
A pesar de las decenas de miles de horas de funcionamiento ininterrumpido de las lámparas LED declaradas por el fabricante, hay muchos factores que reducen significativamente estas cifras.
Los controladores están diseñados para suavizar todos los rebotes actuales en el sistema eléctrico. Su elección o auto-ensamblaje debe ser abordado responsablemente después del error de cálculo de todos los parámetros necesarios.
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