Die Garantie für Helligkeit, Effizienz und Haltbarkeit von LED-Quellen ist die richtige Leistung, die von speziellen elektronischen Geräten – Treibern für LEDs – bereitgestellt werden kann. Sie wandeln die Wechselspannung im 220-V-Netz in die Gleichspannung des angegebenen Wertes um. Die Analyse der Haupttypen und -eigenschaften von Geräten hilft zu verstehen, welche Funktion die Konverter erfüllen und worauf bei der Auswahl zu achten ist.
LED-Treiber für LEDs zuweisen
Die Haupttreiberfunktion für LEDs ist die Bereitstellung eines stabilisierten Stroms, der durch das LED-Gerät fließt. Der Wert des durch den Halbleiterkristall fließenden Stroms muss den Passparametern der LED entsprechen. Dies gewährleistet die Stabilität des Glühens des Kristalls und trägt dazu bei, einen vorzeitigen Abbau zu verhindern. Außerdem entspricht der Spannungsabfall für einen bestimmten Strom dem für den pn-Übergang erforderlichen Wert. Die entsprechende Versorgungsspannung der LED können Sie anhand der Strom-Spannungs-Kennlinie ermitteln.
Bei der Beleuchtung von Wohn- und Büroräumen mit LED-Lampen und Leuchten werden Treiber verwendet, die über das Wechselstromnetz mit Strom versorgt werden. In der Fahrzeugbeleuchtung (Scheinwerfer, DRLs usw.), Fahrradscheinwerfer und Taschenlampen werden Gleichstromversorgungen im Bereich von 9 bis 36 V verwendet. Einige Low-Power-LEDs können ohne Treiber angeschlossen werden, aber dann muss ein Widerstand zum 220-Volt-Netzwerk hinzugefügt werden.
Die Treiberspannung am Ausgang wird im Abstand von zwei Endwerten angezeigt, zwischen denen ein stabiler Betrieb gewährleistet ist. Es gibt Adapter mit einem Intervall von 3 V bis zu mehreren Dutzend. Um den Stromkreis von 3 aufeinander folgenden weißen LEDs zu speisen, von denen jede eine Leistung von 1 W hat, benötigen Sie einen Treiber mit den Ausgangswerten U – 9-12V, I – 350 mA. Der Spannungsabfall für jeden Kristall beträgt etwa 3,3 V und insgesamt 9,9 V, was im Treiberbereich enthalten sein wird.
Hauptmerkmale von Konvertern
Bevor Sie einen Treiber für LEDs kaufen, sollten Sie mit den wichtigsten Eigenschaften von Geräten vertraut sein. Dazu gehören Ausgangsspannung, Nennstrom und Leistung. Die Ausgangsspannung des Umrichters hängt von der Höhe des Spannungsabfalls über der LED-Quelle sowie von der Verbindungsmethode und der Anzahl der LEDs in der Schaltung ab. Der Strom hängt von der Leistung und Helligkeit der emittierenden Dioden ab. Der Treiber muss die LEDs mit dem Strom versorgen, den sie zur Unterstützung der erforderlichen Helligkeit benötigen.
Eine der wichtigsten Eigenschaften des Treibers ist die Leistung, die das Gerät in Form einer Last bereitstellt. Die Wahl der Treiberleistung hängt von der Leistung jedes LED-Geräts, der Anzahl und Farbe der LEDs ab. Der Algorithmus zur Berechnung der Leistung ist, dass die maximale Leistung des Geräts nicht niedriger sein sollte als der Verbrauch aller LEDs:
P = P (led) X n,
Dabei ist P (LED) die Leistung einer einzelnen LED-Quelle und n die Anzahl der LEDs.
Darüber hinaus muss eine zwingende Bedingung erfüllt sein, unter der eine Leistungsreserve im Bereich von 25 bis 30% bereitgestellt wird. Daher sollte der Wert der maximalen Leistung nicht unter dem Wert (1,3 x P) liegen.
Sie sollten auch die Farbeigenschaften der LEDs berücksichtigen. Halbleiterkristalle unterschiedlicher Farbe haben nämlich einen unterschiedlichen Spannungsabfall, wenn ein Strom derselben Leistung durch sie hindurchgeht. Der Spannungsabfall der roten LED bei einem Strom von 350 mA beträgt also 1,9-2,4 V, dann beträgt der Durchschnittswert seiner Leistung 0,75 W. In der analogen Farbe Grün liegt der Spannungsabfall im Bereich von 3,3 bis 3,9 V und bei gleichem Strom beträgt die Leistung 1,25 Watt. Dies bedeutet, dass Sie 16 Treiber für rote LEDs oder 9 grüne LEDs an den Treiber für 12-V-LEDs anschließen können.
Guter Rat! Bei der Auswahl eines Treibers für LEDs raten Experten, den maximalen Leistungswert des Geräts nicht zu vernachlässigen.
Treiber für LEDs werden nach Gerätetyp in linear und gepulst klassifiziert. Die Struktur und typische Treiberschaltung für lineare LEDs ist ein Stromgenerator an einem p-Kanal-Transistor. Solche Geräte sorgen für eine gleichmäßige Stromstabilisierung unter der Bedingung einer instabilen Spannung am Eingangskanal. Sie sind einfache und preiswerte Geräte, zeichnen sich jedoch durch einen niedrigen Wirkungsgrad aus, geben im Betrieb viel Wärme ab und können nicht als Treiber für Hochleistungs-LEDs verwendet werden.
Gepulste Geräte erzeugen eine Reihe von Hochfrequenzpulsen im Ausgangskanal. Ihr Betrieb basiert auf dem PWM-Prinzip (Pulsweitenmodulation), wenn der durchschnittliche Ausgangsstrom durch den Füllfaktor bestimmt wird, d. H. Verhältnis der Impulsdauer zur Anzahl ihrer Wiederholungen. Die Änderung des durchschnittlichen Ausgangsstroms tritt aufgrund der Tatsache auf, dass die Frequenz der Impulse unverändert bleibt und der Arbeitszyklus von 10 bis 80% variiert.
Aufgrund der hohen Umwandlungseffizienz (bis zu 95%) und der Kompaktheit der Geräte werden sie häufig für tragbare LED-Designs verwendet. Darüber hinaus wirkt sich die Wirksamkeit von Geräten positiv auf die Betriebsdauer autonomer Leistungsgeräte aus. Impulsumrichter haben kompakte Abmessungen und zeichnen sich durch ein breites Spektrum an Eingangsspannungen aus. Der Nachteil dieser Geräte ist eine hohe elektromagnetische Interferenz.
Guter Rat! Erwerben Sie einen LED-Treiber, der sich im Stadium der Auswahl der LED-Quellen befindet, nachdem zuvor das Schema der LEDs aus 220 Volt bestimmt wurde.
Bevor Sie einen Treiber für die LEDs auswählen, müssen Sie die Betriebsbedingungen und die Position der LED-Geräte kennen. Impulsbreitentreiber, die auf einem Chip basieren, haben Miniaturabmessungen und werden mit autonomen Niederspannungsquellen betrieben. Die Hauptanwendung dieser Geräte ist das Autotuning und LED-Leuchten. Aufgrund der Verwendung einer vereinfachten elektronischen Schaltung ist die Qualität solcher Wandler jedoch etwas geringer.
Moderne LED-Treiber sind mit Geräten kompatibel, die die Helligkeit von Halbleiterbauelementen steuern. Mit dimmbaren Treibern können Sie die Beleuchtungsstärke in den Räumen steuern: Verringern Sie tagsüber die Intensität des Glühens, betonen oder verbergen Sie bestimmte Elemente im Inneren des Raums. Dies ermöglicht es, nicht nur Strom rational zu verwenden, sondern auch die Ressource der LED-Lichtquelle zu sparen.
Dimmbare Treiber sind zwei Typen. Einige sind zwischen der Stromversorgung und LED-Quellen angeschlossen. Solche Geräte steuern die Energie, die den LEDs von der Stromquelle zugeführt wird. Solche Geräte basieren auf einer PWM-Steuerung, bei der der Last Energie in Form von Impulsen zugeführt wird. Die Dauer der Impulse bestimmt die Energiemenge vom minimalen bis zum maximalen Wert. Treiber dieses Typs werden meistens für LED-Module mit fester Spannung verwendet, wie LED-Streifen, Kriechleitungen usw.
Dimmbare Wandler des zweiten Typs steuern die Stromversorgung direkt. Das Prinzip ihrer Arbeit besteht sowohl in der PWM-Regelung als auch in der Steuerung des durch die LEDs fließenden Stroms. Dimmbare Treiber dieses Typs werden für LED-Geräte mit stabilisiertem Strom verwendet. Es ist erwähnenswert, dass bei der Ansteuerung von LEDs mittels PWM-Steuerung Effekte beobachtet werden, die die Sicht beeinträchtigen.
Vergleicht man diese beiden Regulierungsmethoden, so ist zu beachten, dass sich bei der Regulierung der Stromstärke durch LED-Quellen nicht nur die Helligkeit des Glühens ändert, sondern auch die Farbe des Glühens. Weiße LEDs strahlen daher bei geringerem Strom gelbliches Licht aus und leuchten bei Erhöhung blau. Bei der Ansteuerung von LEDs mittels PWM-Regelung werden Effekte beobachtet, die das Sehvermögen beeinträchtigen, und eine hohe elektromagnetische Interferenz. In dieser Hinsicht wird die PWM-Steuerung im Gegensatz zur Stromsteuerung eher selten verwendet.
Viele Hersteller stellen Treiberchips für LEDs her, die Stromquellen aus Unterspannung ermöglichen. Alle vorhandenen Treiber sind in einfache, auf 1-3-Transistoren basierende und komplexere Chips mit Pulsweitenmodulation unterteilt.
ON Semiconductor bietet eine große Auswahl an Mikroschaltkreisen als Basis für Treiber. Sie zeichnen sich durch akzeptable Kosten, hervorragende Umwandlungseffizienz, Effizienz und geringe Anzahl elektromagnetischer Impulse aus. Der Hersteller legt den Treiber des Impulstyps UC3845 mit einem Wert des Ausgangsstroms von bis zu 1A vor. Auf einem solchen Chip können Sie eine Treiberschaltung für eine 10-W-LED implementieren.
Die elektronischen Komponenten HV9910 (Supertex) sind dank ihrer einfachen Schaltungsauflösung und des niedrigen Preises ein beliebter Chip für Fahrer. Es verfügt über einen eingebauten Spannungsregler und Ausgänge zur Durchführung der Helligkeitssteuerung sowie einen Ausgang zur Programmierung der Schaltfrequenz. Der Ausgangsstromwert beträgt bis zu 0,01A. Auf diesem Chip kann ein einfacher Treiber für LEDs implementiert werden.
Basierend auf dem Chip UCC28810 (Texas Instruments) können Sie eine Treiberschaltung für Hochleistungs-LEDs erstellen. In diesem Schema kann der LED-Treiber eine Ausgangsspannung von 70 bis 85 V für LED-Module erzeugen, die aus 28 LED-Quellen mit einem Strom von 3 A bestehen.
Guter Rat! Wenn Sie vorhaben, 10-W-LEDs mit hoher Helligkeit zu kaufen, können Sie für den Entwurf der LEDs einen Impulstreiber für den Mikrochip UCC28810 verwenden.
Clare schlägt die Schaffung eines einfachen Impulstyp-Treibers vor, der auf dem CPC 9909-Chip basiert und einen Wandlercontroller enthält, der in einem kompakten Gehäuse untergebracht ist. Aufgrund des eingebauten Spannungsreglers kann der Umrichter mit 8-550 V Spannung betrieben werden. Mit dem CPC 9909-Chip kann der Treiber in einem weiten Temperaturbereich von -50 bis 80 ° C betrieben werden.
Der Markt bietet eine große Auswahl an Treibern für LEDs verschiedener Hersteller. Viele von ihnen, besonders die in China hergestellten, haben einen niedrigen Preis. Der Kauf solcher Geräte ist jedoch nicht immer von Vorteil, da die meisten nicht den angegebenen Eigenschaften entsprechen. Darüber hinaus ist diesen Fahrern keine Garantie beigefügt und sie können im Falle eines Mangels nicht zurückgegeben oder durch Qualitätsersatz ersetzt werden.
Es besteht also die Möglichkeit, einen Fahrer zu erwerben, dessen deklarierte Leistung 50 W beträgt. In der Praxis stellt sich jedoch heraus, dass dieses Merkmal einen nicht konstanten Charakter hat und diese Kraft nur von kurzer Dauer ist. In der Realität wird ein solches Gerät als LED-Treiber 30W oder maximal 40W arbeiten. Es kann auch sein, dass dem Füllmaterial einige Komponenten fehlen, die für den stabilen Betrieb des Fahrers verantwortlich sind. Darüber hinaus können Komponenten von geringer Qualität und niedriger Lebensdauer verwendet werden, was im Wesentlichen eine Ehe ist.
Beim Kauf sollten Sie auf die Angabe der Marke des Produkts achten. Bei einem Qualitätsprodukt wird ein Hersteller angegeben, der eine Garantie gibt und bereit ist, die Verantwortung für seine Produkte zu übernehmen. Es ist zu beachten, dass die Lebensdauer von Fahrern bewährter Hersteller wesentlich länger sein wird. Unten ist die geschätzte Zeit des Fahrers, abhängig vom Hersteller:
- Fahrer von fragwürdigen Herstellern – nicht mehr als 20 Tausend Stunden;
- Geräte von durchschnittlicher Qualität – etwa 50 Tausend Stunden;
- Konverter eines bewährten Herstellers mit hochwertigen Komponenten – über 70 Tausend Stunden.
Guter Rat! Welche Qualität wird LED-Treiber – Sie wählen. Es ist jedoch zu beachten, dass es besonders wichtig ist, einen Markenkonverter zu kaufen, wenn es für LED-Projektoren und Hochleistungs-Scheinwerfer verwendet wird.
Um die Spannung am Ausgang des LED-Treibers zu bestimmen, muss das Verhältnis der Leistung (W) zum aktuellen Wert (A) berechnet werden. Beispielsweise hat der Treiber die folgenden Eigenschaften: Leistung 3 W und Strom 0,3 A. Das berechnete Verhältnis beträgt 10 V. Dies ist also der Maximalwert der Ausgangsspannung dieses Wandlers.
