Что такое драйвер и для чего он нужен светодиодам

Необходимые материалы и инструменты

Для того, чтобы собрать самодельный драйвер, потребуются:

• Паяльник мощностью 25-40 Вт. Можно использовать и большей мощности, но при этом возрастает опасность перегрева элементов и выхода их из строя. Лучше всего использовать паяльник с керамическим нагревателем и необгораемым жалом, т.к. обычное медное жало довольно быстро окисляется, и его приходится чистить.
• Флюс для пайки (канифоль, глицерин, ФКЭТ, и т.д.). Желательно использовать именно нейтральный флюс, — в отличие от активных флюсов (ортофосфорная и соляная кислоты, хлористый цинк и др.), он со временем не окисляет контакты и менее токсичен. Вне зависимости от используемого флюса после сборки устройства его лучше отмыть с помощью спирта. Для активных флюсов эта процедура является обязательной, для нейтральных — в меньшей степени.
• Припой. Наиболее распространенным является легкоплавкий оловянно-свинцовый припой ПОС-61. Бессвинцовые припои менее вредны при вдыхании паров во время пайки, но обладают более высокой температурой плавления при меньшей текучести и склонностью к деградации шва со временем.
• Небольшие плоскогубцы для сгибания выводов.
• Кусачки или бокорезы для обкусывания длинных концов выводов и проводов.
• Монтажные провода в изоляции. Лучше всего подойдут многожильные медные провода сечением от 0.35 до 1 мм2.
• Мультиметр для контроля напряжения в узловых точках.
• Изолента или термоусадочная трубка.
• Небольшая макетная плата из стеклотекстолита. Достаточно будет платы размерами 60х40 мм.

Макетная плата из текстолита для быстрого монтажа

Светодиоды целые, что дальше?

А
если дело вообще не в светодиодах, что может быть еще виновником неисправности?

Второй
частой причиной является повреждение драйвера. Одного из его элементов –
диодный мост, резисторы, микросхема, конденсаторы и т.п.

Здесь
ремонт уже требует специальных знаний и умений. Для рядового пользователя
гораздо проще будет купить новую лампочку, чем заморачиваться с ремонтом
старой.

Единственное,
что вы можете сделать – это вскрыть площадку с припаянными светодиодами и
заглянуть во внутрь.

Вот совет как разобрать лампочку, чтобы добраться до драйвера.

Данная
сборка может быть как на подпружиненных контактах, так и на припаянной
перемычке.

Эта самая перемычка соединяет драйвер с цоколем. Иногда при нагреве лампы из-за плохого контакта в патроне перегорает именно она.

Сам драйвер тут не причем. Перемычку можно легко восстановить, припаяв ее на место.

Включение лампы через диод и о светодиодных лампах

Уже не раз говорилось о включении ламп через диод для продления срока их службы и экономии электроэнергии. Так вот, ни в коем случае не используйте такое включение в жилых помещениях, иначе все сэкономленные деньги придется потратить на покупку очков или контактных линз. Известно, что врачи рекомендуют давать отдых глазам при просмотре телевизора и при работе на компьютере, так как глаза устают от экрана, мерцающего с частотой кадровой развертки 50 Гц. Сейчас все производители, заботящиеся о покупателях-пользователях, поднимают эту частоту выше 80 Гц. А тут мы сами себе устраиваем мерцающий свет, да еще с низкой частотой (50 Гц). Поэтому в данном случае я бы никому не рекомендовал таким образом экономить. А лампы через диод включать можно, но только в подсобных помещениях и при организации дежурного освещения. Словом там, где это действительно приносит выгоду – у нас на лестничной площадке такая лампа горит уже года три. В помещении же, где люди находятся постоянно, лучше установить промышленные энергосберегающие лампы (люминесцентные с ВЧ возбуждением). Несмотря на высокую цену окупятся они быстро.

И еще. Если вы хотите включить лампу через диод, не надо ломать голову с его подбором – установите диод КД202Р, можно прямо в проводку. Этот диод с запасом обеспечит нормальную работу лампы мощностью до 500 Вт, а больше и не надо, так как киловаттную лампу на лестничной клетке, я думаю, никто ставить не будет.

И опять об энергосбережении. В ближайшем будущем возможно использование для освещения светодиодов сверхвысокой яркости. Я сам держал в руках светодиодную лампу дальнего света для автомобиля с напряжением питания 12 В и потребляемым током 0,4 А (электрическая мощность такой лампы 4,8 Вт). А две такие лампы способны осветить комнату так же, как одна 150-ваттная лампа накаливания. Нетрудно подсчитать, что при замене лампы накаливания светодиодами коэффициент экономии окажется равным 30 (150 Вт / 4,8 Вт х 2). При этом у современных энергосберегающих ламп этот коэффициент равен всего 5 (лампа энергосберегающая мощностью 20 Вт эквивалентна 100-ваттной лампе накаливания).

Единственный недостаток светодиодных ламп – их высокая цена. Например, указанная выше светодиодная лампа стоит 15 долларов, однако цена на такие лампы быстро падает – еще год назад за такие деньги можно было купить лишь 1…2 сверхярких светодиода. Таким образом, через год-два светодиодные лампы (называемые еще кластерами, так как содержат до 50 отдельных светодиодов) станут доступны всем. Область применения таких ламп – неограничена. Экономичные кластеры бывают направленного и ненаправленного излучения, разных цветов, практически не греются. При этом для светодиодных ламп требуется низкое напряжение питания, что позволяет всю осветительную сеть перевести на напряжение 12…24 В, в результате устраняется опасность поражения электротоком и появляется возможность обеспечить от аккумулятора резервное освещение не слабее основного. Я сам разработал конструкцию светодиодной лампы на произвольное напряжение от 3 до 24 В, заменяющую 50-ваттную лампу накаливания, однако цена ее все же пока слишком высока около 200 рублей. Однако вполне доступны одиночные светодиоды белого свечения повышенной яркости (цена около 20…30 рублей), которые можно использовать и для резервного освещения (фактически они эквивалентны стандартной лампе для карманного фонаря на 3,5 вольта), и для локального освещения (клавиатуры компьютера, телефона и т. п.).

К достоинствам светодиодных ламп можно отнести еще их малые габариты и массу, да и срок службы и отдельных светодиодов, и кластеров – минимум 100 000 ч.

Как подключить светодиодные лампы на 220 вольт

Самая большая хитрость при подключении светодиодных ламп на 220 в, что никакой хитрости нет. Подключение происходит абсолютно точно также, как вы это делали с лампами накаливания или компактными люминесцентными лампами (КЛЛ). Для этого: обесточьте цоколь, а затем вкрутите в него лампу. При установке никогда не касайтесь металлических частей лампы: помните, что иногда нерадивые электрики вместо фазы могут провести через выключатель ноль. В таком случае, фазное напряжение никогда не будет сниматься с цоколя.

Производители выпустили светодиодные аналоги всех, выпускавшихся ранее типов ламп с самыми разными цоколями: Е27, Е14, GU5.3 и так далее. Принцип установки для них остается такой же.

Если же Вы купили светодиодную лампочку, рассчитанную на 12 или 24 Вольта, тогда Вам не обойтись без блока питания. Подключение источников света производится параллельно: все «плюсы» лампочек вместе к плюсовому выходу блока питания, а все «минусы» вместе — к «минусу» блока питания.

В данном случае, важно соблюдать полярность («плюс» — к «плюсу», «минус» — к «минусу»), поскольку светодиоды будут испускать световой поток только в том случае, если соблюдена полярность! Некоторые изделия при переполюсовке могут выйти из строя. Например, у вас есть мебельная подсветка на кухне, в гардеробе или в другом месте, составленная из 4-х галогенных ламп мощностью 40 Вт и напряжением 12 В, запитанных от трансформатора

Вы решили заменить эти лампы на светодиодные 4 штуки по 4–5 Вт

Например, у вас есть мебельная подсветка на кухне, в гардеробе или в другом месте, составленная из 4-х галогенных ламп мощностью 40 Вт и напряжением 12 В, запитанных от трансформатора. Вы решили заменить эти лампы на светодиодные 4 штуки по 4–5 Вт.

Иногда подобные светодиодные лампы для точечных светильников в большинстве случаев комплектуются блоком питания на заводе-изготовителе. При покупке таких ламп следует одновременно озадачиться и покупкой источника питания.

Что такое драйверы для светодиодов и зачем они нужны

Светимость полупроводникового
лед-кристалла напрямую зависит от силы тока, проходящего через него.
Нестабильность этого параметра, характерная для бытовой сети 220 В, приводит к
быстрой деградации материала и выходу из строя светодиода. Поэтому и требуется
для него драйвер. В его задачу входит преобразование параметров электрического
тока в следующих направлениях:

1. Стабилизация силы в точном значении выходных параметров.
2. Задание амплитуды.
3. Выпрямление из переменного в постоянный.

Особенности драйвера светодиодов на 220 В

Главная особенность
драйвера для светодиодов, питание которых осуществляется от 220 В, состоит в
том, что он изменяет напряжение и предназначен для работы с электрическим током
подобных характеристик. Поэтому для подключения лампочки не пригодны его
низковольтные аналоги – например, от фонарика или автомобиля на 12 вольт. Кроме
того, модели последнего типа могут включать в состав понижающий блок –
трансформатор.

При изготовлении
преобразователя своими руками следует знать его основные характеристики:

1. Потребляемый ток. Должен совпадать со значением аналогичного параметра светодиодов, в противном случае они либо не будут выдавать полной яркости, заложенной производителем, либо перегорят.
2. Мощность. Эта характеристика выражается в ваттах и равняется суммарной мощности всех led-узлов схемы.
3. Напряжение на выходе. Находится в прямой зависимости от способа подключения и количества лед-элементов и падения напряжения на них – рассчитывается из суммарного их значения.

Расчет мощности при выборе ленты из последовательно соединенных светодиодов позволяет правильно подобрать драйвер для питания подсветки от 220 В. Итоговое значение равняется сумме данного параметра всех элементов плюс 25% (запас на возможную перегрузку). Например, в лед-полоске 20 элементов по 0,5 Вт каждый, общее значение составит 10W. Однако на практике лучше купить или изготовить своими руками прибор на 12-13 ватт.

Теория питания светодиодных ламп от 220В

Лэд-лампа, как правило,
представляет собой набор пространственно расположенных в определенной
композиции небольших, но достаточно мощных светодиодов (3,3 вольт и 1 ватт).
Чтобы изготовить своими руками замену стандартной лампочке накаливания в 70-80
Вт, потребуется дюжина недорогих лед-элементов. Однако бытовая сеть 220 В имеет
для них избыточные параметры.

Поэтому потребуется понизить
амплитуд и силу, а также трансформировать переменный электрический ток в
постоянный. Для этого понадобится драйвер, для изготовления своими руками
которого применяется делитель напряжения на емкостной или резисторной нагрузке,
а также стабилизаторы.

Изготовление драйвера светодиодов на 220В своими руками

Для изготовления
самодельного драйвера своими руками потребуются радиодетали для создания трех
взаимодействующих сегментов:

1. Делитель
   напряжения, основанный на емкостном сопротивлении.
2. Мост из диодов.
3. Стабилизатор.

Кроме того, понадобятся
следующие инструменты, приборы и расходники:

1. Паяльная станция мощностью около 30 Вт.
2. Нейтральный флюс.
3. Припой оловянно-свинцового состава.
4. Пассатижи для загиба выводов.
5. Кусачки для отреза проводки.
6. Многожильные медные проводники в изоляции сечением от 0,35 до 1 мм2.
7. Прибор для контрольного измерения (мультиметр).
8. Изолента/трубка термоусадочная.
9. Монтажная макетная плата на базе текстолита.

Инструкция по сборке драйвера своими
руками

Инструкция по
изготовлению своими руками драйвера светодиода с питанием от 220 В включает
следующие действия:

1. Подготавливается макетная плата необходимого размера.
2. Сначала припаиваются крупные компоненты цепи.
3. Затем поочередно в соответствии со схемой монтируются мелкие элементы – резисторы, диоды, конденсаторы.
4. В последнюю очередь устанавливаются транзисторы и переменный резистор.
5. Распределение компонентов должно быть таким, чтобы расстояние между ними было как можно меньше.
6. Соединение диодов происходит с учетом полярности (для транзисторов – по распиновке).
7. По завершении сборки схему нужно подключить и провести замеры мультиметром.

Создание драйвера для
светильника из светодиодов для подключения их к питанию на 220 В доступно
своими руками любому желающему, имеющему опыт работы с радиокомпонентами. В
ходе сборки не потребуется особых оборудования и материалов – все инструменты и
детали можно приобрести в специализированных магазинах. К тому же, при
правильном подходе и качественных составляющих собранная схема обеспечит
стабильность и долговечность прибору освещения не хуже покупного аналога.

Схема

Предложенная ниже схема
драйвера представляет собой совокупность трех последовательно взаимодействующих
между собой каскадов:

1. Первая область
   отвечает за понижение амплитуды напряжения. В основе лежит емкостный керамический
   конденсатор (500 вольт) с резистором для самозарядки первого. Его номинал может
   варьироваться в широких пределах – от 100 до 1000 кОм и от 500 до 1000 мВт.
   Принцип действия его основан на том, что он пропускает ток до полной зарядки
   обкладок. При емкости в 0,3 мкФ это время составит всего десятую часть период
   полуволны 220 В – то есть всего 1/10 поступающего напряжения.
2. Второй сегмент
   выполняет роль выпрямления тока из переменного в постоянный. Это цепь диодных
   полярно соединенных элементов. В данной цепи на выходе его номинал составит
   порядка 24 В (с учетом деления в предыдущем блоке).
3. Заключительный
   элемент сглаживает и стабилизирует электроток. Для цели сглаживания применяется
   параллельно подключенный конденсатор электролитической модификации (емкость
   определяется мощностью нагрузки). Стабилизатором напряжения в предложенной
   схеме выступает модуль L7812.

Конденсатор в сочетании с диодным мостиком выполняет задачу делителя напряжения, поэтому если входное напряжение будет меняться, соответственно иное значение его получится и на выходе.

Компоненты

Для сборки своими
руками предложенной выше схемы драйвера для светодиодов, питание которых
осуществляется от 220В, потребуется следующий набор радиокомпонентов:

1. Светодиоды 12 штук с параметрами – 3,3 вольта 1 ватт (для сборки своими руками лэд-лампы питанием от 220 В).
2. Конденсатор керамического типа – 0,3 мкФ, 500 вольт – 1 штука.
3. Резисторный модуль – от 0,5 до 1 Ом и 0,5-1 Вт – 1 экземпляр.
4. Четыре диода по 100 В каждый.
5. Пара конденсаторов электролитического типа на 16 вольт 100 и 330 мкФ.
6. 12-вольтовый стабилизатор напряжения модели L7812, либо его аналог.

Вариант драйвера без стабилизатора тока

Рассмотрим схему
подключения драйвера без блока стабилизатора. Как известно, отсутствие
трансформатора в подобном приборе приводит к пульсации напряжения и,
соответственно, яркости свечения светодиодов. Лишь частично эту проблему
устраняет идущий после диодного мостика конденсатор. Однако пульсировать
амплитуда все же будет – в рамках 2-3 вольт.

Вариант со
стабилизатором на 12 вольт решают эту задачу полностью, поэтому и
смонтированный своими руками такой драйвер по степени пульсации амплитуды
напряжения не будет уступать покупным дорогим аналогам.

Как изготовить драйвер для светодиодов своими руками

Для работы требуется:

• маломощный
  паяльник (25-40 Вт);
• флюс
  (желательно нейтральный);
• оловянно-свинцовый
  припой;
• кусачки
  и пласкогубцы;
• многожильные
  медные провода в изоляции с сечением 0,35-1 м2;
• изолента
  (термоусадочная трубка);
• мультиметр;
• печатная
  плата.

Перечень компонентов зависит от того,
какой блок питания необходимо сделать.

Пример
расчета

Самая простая схема для подключения
светодиодов к источникам с низким напряжением. Прежде всего, рассчитывается
мощность блока, базируясь на параметры источников света. Вольтаж должен быть на
20-30% выше показателя подключаемой лампочки или ленты. На выходе напряжение
зависит от падения вольтажа на светодиоде.

Если нужно подключить 6 светодиодов, падение напряжения в которых 2 В (на каждом), требуется блок на 12 В и 300 мА при последовательном размещении. Чтобы подключить те же элементов в 2 параллельные линии, необходимы другие показатели – напряжение 6 В, ток 600 мА. Для таких диодов подойдет простой драйвер, состоящий из диодного моста, 2-х конденсаторов и резистора.

Диодный мост состоит из 4-х
разнонаправленные диодов, задача которых – превратить синусоидальный переменный
электроток в пульсирующий. К плюсу моста (со стороны входа) присоединяется пленочный
конденсатор, к минусу – сопротивление, параллельно –электролитический конденсатор
(для сглаживания перепадов напряжения). Значение электротока зависит от метода подключения
(если диодов несколько, их можно соединить последовательно или параллельно).

Для мощного
светодиода (например, 3Вт) подойдет стабилизатор-драйвер,
созданный на основе микросхемы LM317
и резистора. У стабилизатора LM317 постоянный вольтаж 1,25. Если лампа новая,
ей требуется ток 700 мА (максимальное значение). Чтобы рассчитать сопротивление
резистора, нужно напряжение разделить на ток:

1,25/0,7 = 1,78 Ом.

Такого резистора нет, поэтому нужно
купить элемент на 1,8 Ом.

Так как микросхема LM317 предназначена
для тока до 1,5 А, потребуется радиатор.

Драйвер для трех led по 1 Втможно
сделать из зарядного устройства мобильного телефона, если немного
усовершенствовать микросхему. Нужно снять корпус и выпаять имеющийся резистор и
припаять другой (на 5 кОм). Светодиоды соединить последовательно и подключить к
выходному каналу. Входные каналы заменить шнуром для присоединения к сети.

Для светодиодного источника с мощностью 10 Вт можно собрать блок питания на электронной плате люминесцентной лампы на 20 Вт. Купить нужно дроссели, диоды, конденсаторы и транзисторы.

Важные нюансы сборки

Падение напряжения на светодиодах 3-30 В.
Это очень мало, если сравнивать с вольтажом сети. Готовые микросхемы отличаются
только показателями входного напряжения. При выборе необходимо учесть, что
падения напряжения на источниках света должно составлять 10-20% от вольтажа драйвера.
Поэтому не стоит делать на основе микросхемы блок для подключения к сети, если
имеется 1 или 2 диода на 3-6 В.

Все элементы на плате размещаются так, чтобы между ними было минимальное расстояние и количество перемычек. Полярность и распиновку лучше проверить в технической документации. Если элементы не новые, обязательна проверка мультиметром. Паяльник лучше выбрать небольшой, способный нагреваться до 260оС.

Конденсаторы, резисторы, диоды,
микросхемы паять достаточно сложно, если их нельзя предварительно закрепить на
плате. Чтобы повысить качество пайки, желательно залудить места, куда будут
ставиться компоненты. Для этого капается немного флюса, на паяльник берется
припой и наносится на то же место.

Каждый элемент нужно брать пинцетом за
ножку, которую нужно припаять, и приставить к месту пайки. Потом на ножку
наносится капля флюса, берется паяльник и подносится к припаиваемой ножке.
Прикоснуться достаточно примерно на секунду, так как припой и флюс уже есть.
Ножка сразу погружается в припой, нанесенный в процессе лужения.

Если элементы можно закрепить на плате,
припой должен быть с флюсом. В одну руку нужно взять паяльник, в другую –
проволоку. Место пайки греется 3-4 секунды, потом к нему подносится припой. При
соприкосновении элемента, паяльника и проволоки последняя плавится, флюс
вытекает, через секунду паяльник можно убрать.

Одновременно с паяльником желательно купить специальный отсос и очки. Если случится, что элемент припаялся не туда или на месте пайки образовался огромный бугор, нужно разогреть припой, взять отсос и нажать на кнопку. Все лишнее с платы моментально исчезнет. При работе с проводами и ножками элементов они могут отпружинить. Чтобы горячий припой не попал в глаза, работать желательно в очках.

Виды драйверов по принципу действия

Все драйверы для светодиодов делят на линейные и импульсные. У каждой группы свои плюсы, минусы и рекомендации по применению.

Сравнение линейного и импульсного преобразователя тока:

Линейный

На основе линейной схемы создаются простейшие драйверы для светодиодной лампы. В качестве элемента стабилизации используется ограничивающий резистор с переменным сопротивлением. В промышленном драйвере «движком» резистора управляет не человек, а электроника.

Если напряжение возрастает до критических значений, ток тоже начинает расти, и при достижении ним недопустимой величины происходит перегрев светодиода с последующим его разрушением. В более сложных схемах для регулирования тока используют транзисторы.

Минус линейной схемы – большие потери мощности, так как при росте напряжения возрастает бесполезное её рассеивание. Подобный недостаток допустим разве что для маломощных ламп. Для многоваттных светодиодов подобные схемы не годятся.

Плюсы линейной схемы стабилизации:

• простая конструкция;
• низкая стоимость;
• достаточная надёжность (при небольшой мощности нагрузки).

Линейный стабилизатор:

Импульсный

Второй вариант – импульсная стабилизация. После включения кнопки КН конденсатор С заряжается. После размыкания контактов кнопки он начинает разряжаться, отдавая полупроводниковому элементу электроэнергию.

Простейший импульсный стабилизатор:

Пока конденсатор отдает энергию, диод излучает свет. Чем выше входное напряжение, тем меньше время зарядки. Нажатие и отпускание кнопки поддерживает свечение. Такой принцип работы называется широтно-импульсной модуляцией. За секунду происходят десятки и даже тысячи срабатываний.

Срок службы драйверов

Срок эксплуатации лед драйвера для светодиодных светильников зависит от внешних условий и изначального качества устройства. Ориентировочный срок исправной службы драйвера от 20 до 100 тыс. часов.

Повлиять на срок службы могут такие факторы:

• перепады температурного режима;
• высокая влажность;
• скачки напряжения;
• неполная загруженность устройства (если драйвер рассчитан на 100 Вт, а использует 50 Вт, напряжение возвращается обратно, от чего возникает перегрузка).

Известные производители дают гарантию на драйверы, в среднем на 30 тыс. часов. Но если устройство использовалось неправильно, то ответственность несет покупатель. Если LED-источник не включается или перестал работать, возможно, проблема в преобразователе, неправильном соединении, или неисправности самого осветительного прибора.

Как проверить драйвер для светодиодов на работоспособность смотрите в видео ниже:

Watch this video on YouTube

Ремонт драйвера (LED) лампы

Иногда источник света отказывается работать в самый неподходящий момент. Это может произойти из-за его неправильной эксплуатации или по вине производителя (так часто бывает с китайской низкокачественной продукцией).

Самый простой драйвер для светодиодной лампы 220 В часто выполняют на обычных элементах (диодах, резисторах и т. д.). В этой схеме один или несколько светодиодов сразу выходят из строя при пробое конденсатора или одного из диодов моста. Поэтому сначала проверяют эти радиодетали.

Вместо светодиодов временно подключают обычную лампочку на 15-20 ватт (например, от холодильника). Если все детали кроме светодиода целы, она слабо горит.

Второй вариант представляет собой выпрямитель с делителем напряжения, импульсным стабилизатором на микросхеме и разделительным трансформатором. При неисправности люстры проверяют последовательно все элементы. Схема может отличаться от приведенной, но алгоритм поиска такой же.

1. Сначала проверяют, поступает ли на светодиодные матрицы напряжение. Если оно есть, ищут неисправные LED детали и меняют их. Если с напряжением все в порядке, проверяют диоды моста и входные конденсаторы.
2. Если они тоже целы, измеряют напряжение питания микросхемы (4-я ножка). При его отличии от 15-17 В этот элемент скорее всего неисправен, его следует заменить.
3. Если микросхема целая и на ее 5 и 6-й ножках есть импульсы (проверяют осциллографом), то «виноваты» трансформатор и его цепи – конденсатор или диоды, подключенные к нему.

Многие люди приобретают длинные цепочки светодиодов, укрепленных на гибких подложках. Это LED ленты.

Есть два варианта таких источников:

• только LED приборы без дополнительных деталей;
• изделия с подпаянными к каждому элементу или цепочкам из 4-6 светодиодов резисторами, которые рассчитаны так, чтобы при напряжении 12-36 В и номинальном токе осветительные элементы не сгорали.

В обоих случаях часто применяют драйвера, которые уже были рассмотрены выше. Но иногда питание второго варианта LED лент осуществляется с помощью модуля, представляющего собой трансформаторный блок питания.

При ремонте драйвера светодиодного светильника 36 ватт, если ни один светодиод или цепочка не горят, сначала проверяют трансформатор на обрыв. Затем диоды и конденсатор выпрямителя. Детали R1 и C1 в такой схеме портятся очень редко.