- Основні вимоги до джерела живлення для світлодіодів
- Особливості харчування світлодіода
- Блоки живлення та драйвери
- Блоки живлення
- драйвери
- Порівняння типів харчування світлодіодів
- Блоки живлення для світлодіодних стрічок
- Порядок вибору джерела живлення для світлодіодів
Зміст статті:
Останнім часом можна спостерігати стрімкий розвиток нових джерел освітлення - світлодіодів. У порівнянні зі звичайними джерелами світла, такими як лампи розжарювання або газонаповнені світильники, світлодіодні мають ряд переваг. Ці переваги, в основному, пов'язані з їх економічністю і надійністю, а докладніше про це можна прочитати тут .
Для порівняння різних джерел світла зазвичай використовують енергетичні та якісні показники. Як енергетичний показника зазвичай використовується коефіцієнт світловіддачі, а в якості якісних показників - коефіцієнт передачі кольору, колірна температура і вид спектра випромінюваного світла.
Лампи розжарювання мають відмінну якість світла, але малу світловіддачу, газонаповнені світильники мають хорошу світловіддачу, але погана якість світла.
Світлодіоди ж мають відмінні енергетичні характеристики і прекрасний коефіцієнт передачі кольору. Крім того, будучи твердотілим виробом, світлодіод має міцну конструкцію і велику надійність. З порівняльною характеристикою світлодіодів і ламп розжарювання можна ознайомитися в цієї статті .
Для того щоб світлодіодний джерело світла нормально працював, для нього потрібен стабільний джерело живлення.
Основні вимоги до джерела живлення для світлодіодів
Основні якості, яким повинен відповідати джерело живлення для світлодіодів наступні:
- надійність;
- енергоефективність;
- електромагнітна сумісність;
- електробезпека.
Світлодіоди є надійними приладами. Їх розробники заявляють, що термін служби світлодіодів не менше 50000 годин. Отже, і термін служби блоків живлення світлодіодів повинен бути на відповідній висоті.
Використання світлодіодів пов'язано з впровадженням енергозберігаючих технологій. Для того щоб загальна ефективність світлодіодним системи освітлення не знизилася, і джерела живлення повинні мати досить високий ККД.
У світлодіодному світильнику єдиним джерелом електромагнітних завад є блок живлення. Тому від його характеристик залежить загальна електромагнітна сумісність світлодіодного світильника.
В світлодіодним системі освітлення єдиним елементом, до якого підводиться мережеве напруга в 220В, є блок живлення. Тому електробезпека системи цілком залежить від його конструкції.
Різні блоки живлення для світлодіодів
Крім того, поведінка блоку живлення для світлодіодних світильників впливає і на їх світлотехнічні характеристики. Ці характеристики залежать, зокрема, від того, який струм буде протікати через світлодіод. Якщо цей струм буде змінюватися в часі або пульсувати, то і якість освітлення буде невисоким.
Особливості харчування світлодіода
Особливістю роботи світлодіода є те, що у нього є нелінійна залежність струму від напруги. При збільшенні за будь-якої причини номінальної напруги на світлодіоді різко зростає його ток, що може привести до його виходу з ладу.
У зв'язку з цим часто в недорогих світлодіодних світильниках послідовно зі світлодіодом включається обмежує резистор, який при скачках напруги не дозволяє збільшуватися току.
Платою за таке обмеження є втрата потужності на резисторі. В результаті ккд такого світильника зменшується.
Блоки живлення та драйвери
Блоки живлення для світлодіодних ламп є пристрій, призначений для забезпечення електроживлення якогось електронного пристрою. Звичайні блоки живлення забезпечують постійну стабілізовану напругу на виході в незалежності від стрибків вхідного напруга в електромережі та перепадів струму споживання.
Електроживлення світлодіодів найчастіше здійснюється за допомогою блоку, що забезпечує на виході постійний струм. Його називають драйвером. Можна вважати, що драйвер - це маркетингове позначення джерел стабілізованого струму для живлення світлодіодів. Таким чином, джерело постійної напруги позначається як блок живлення для світлодіодів 12v, а джерело стабілізованого струму - драйвер.
Блоки живлення
Блоки живлення бувають трансформаторні і імпульсні.
Основним елементом трансформаторного блоку живлення є, природно, трансформатор. Для розглянутих споживачів цей трансформатор - понижуючий. Він знижує напругу з мережевого в 220В до необхідного в 12 або 24В. Низька напруга подається на випрямляч. Пульсує напруга подається на фільтр з конденсаторів і дроселя, а потім на схему стабілізації. На виході блоку живлення виходить постійна напруга.
Перевагою трансформаторного блоку живлення для світлодіодів 12в є його простота, розв'язка від мережі і здатність витримувати режим холостого ходу. Недоліками такого блоку живлення є велика вага трансформатора, малий ККД та чутливість до перевантажень.
Схема трансформаторного блоку живлення
Імпульсний блок живлення для світлодіодів також використовує трансформатор. Але завдяки тому, що трансформатор працює на більш високих частотах, його розмір і вага в кілька разів менше звичайного трансформатора для мережі в 50 Гц. В імпульсному блоці живлення так само присутній розв'язка від мережі, і він так само дуже чутливий до перевантажень. А ще він може вийти з ладу і при холостому ході.
Схема імпульсного блоку живлення
драйвери
Драйвер - це імпульсний джерело струму для живлення світлодіодів. Основним параметром драйвера є стабілізовану значення вихідного струму.
Драйвери бувають однокаскадного і двохкаскадний. Найбільш поширеним і надійним є схема двокаскадного драйвера. Вона складається з двох каскадів. Один з них являє собою коректор коефіцієнта потужності, а другий - схему стабілізації вихідного струму. Наявність блоку коректора обумовлено тим, що драйвер є імпульсним пристроєм, який повинен відповідати вимогам ГОСТ по придушенню гармонік вхідного струму. Такий двохкаскадний драйвер може забезпечити коефіцієнт потужності до 0,92 - 0,96, а пульсацію світлового потоку до 1%.
Однак двохкаскадний схема драйвера досить дорога, і тому в простіших випадках, наприклад, в ЖКГ, використовують однокаскадного схему.
При різних умовах природного освітлення часто потрібно регулювання яскравості світіння світлодіодних світильників. Таке регулювання може здійснюватися за допомогою підсвічування, про який докладніше тут . Діммінг може бути аналоговим або цифровим. У першому випадку вихідний струм драйвера, а, отже, і яскравість світильників регулюється за допомогою керуючого напруги, а в другому - за допомогою широтной модуляції.
Схема підключення драйвера до світлодіоду
Порівняння типів харчування світлодіодів
При харчуванні світлодіодів за допомогою драйвера вони можуть працювати в повну потужність, оскільки немає необхідності знижувати напругу через побоювання їх виходу з ладу.
При харчуванні світлодіодів за допомогою блоку живлення для світлодіодної панелі і світильників частина потужності витрачатися при нагріванні обмежують резисторів.
При харчуванні світлодіодів від драйвера термін служби їх більше, так як струм в цьому випадку ніколи не перевищує допустимий.
Так як драйвер - це спеціальний прилад, призначений для певного струму і певної потужності, то для нього треба спеціально підбирати певну кількість світлодіодів з певною потужністю.
Звичайні блоки живлення можна використовувати для різних споживачів, а використання драйверів обмежена певними приладами - світлодіодами.
Більш переважно використовувати драйвери в наступних випадках:
- використовується схема без резисторів, наприклад, на окремих діодах;
- не треба іноді відключати від драйвера частина світлодіодів;
- світлодіоди купуються в місцях, де можлива кваліфікована допомога з розрахунку необхідного числа світлодіодів і драйвера.
Краще використовувати блоки живлення у випадках:
- є світлодіоди з вбудованими резисторами;
- є блок живлення;
- потрібно іноді відключати частину підключених світлодіодів.
Блоки живлення для світлодіодних стрічок
Для підсвічування приміщень і вуличних прикрас часто використовуються світлодіодні стрічки . Вони являють собою стрічку, на якій розташовуються світлодіоди і обмежують струми резистори.
Для харчування таких стрічок використовуються імпульсні блоки живлення з напругою 12 або 24В. Щоб підібрати відповідний блок живлення треба розрахувати потужність, необхідну для живлення стрічки заданої стрічки. Цю потужність можна розрахувати відповідно до таблиці, в якій вказана потужність світлодіодів, розміщених на 1 м стрічки даного типу.
Про підключення блоку живлення світлодіодним стрічки і його схему можна прочитати тут .
Порядок вибору джерела живлення для світлодіодів
При виборі світлодіодним системи необхідно робити комплексний підхід до вибору світлодіодів і системи харчування.
- Необхідно вибрати тип джерела живлення світлодіодів - блок живлення або драйвер.
- Необхідно визначити потужність джерела живлення. Для цього необхідно обчислити повну споживану потужність ланцюга, яка підключається до джерела живлення. При цьому потужність джерела живлення повинна бути дорівнює або більше необхідної потужності споживання.
- Драйвери світлодіодів необхідно вибирати так, щоб вони відповідали номінальним потужностям і струмів світлодіодів.
- Для здійснення безперебійного живлення світлодіодів в різних зовнішніх умовах джерела живлення повинні виготовлятися в корпусах з різним ступенем захисту від вологи і тепла. В необхідних випадках джерела живлення для світлодіодів повинні мати певний клас захисту. Клас захисту визначається 2 цифрами, що стоять після букв IP. Наприклад, IP65 означає захист від пилу і сильних струменів води.