Poll-decor.ru

Пол Декор
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое драйвер и для чего он нужен светодиодам

Что такое драйвер и для чего он нужен светодиодам

Сейчас уже можно разделить светодиоды на два основных подтипа: индикаторные и осветительные. Осветительные светодиоды – относительно новые элементы светотехники. Первые модели применялись как индикаторы еще лет 30 назад. Но прогресс на месте не стоит. Инженерам удалось получить большую яркость при минимальном размере и потребляемом токе в сравнение с лампами. Кроме того, светодиоды имеют намного большую механическую прочность. Как лампочку их уже не разобьешь.

Светодиодная осветительная продукция серьезно потеснила практически все другие источники света. Светодиоды могут обеспечить освещение не хуже лампового. А их энергоэффективность намного выше. Обычно источники света на основе светодиодов окупаются в течение года. Сейчас их можно встретить в качестве домашнего освещения, уличных фонарей. Они устанавливаются в световое оборудование автомобилей. Даже в мониторах и телевизорах они заменили лампы подсветки .

Принцип работы драйвера светодиода

Цикл работы драйвера на микросхеме MAX756 можно поделить на два этапа, а именно:

Первый этап

Внутренний транзистор в данный момент открыт и через дроссель L1 протекает линейно-нарастающий ток. В электромагнитном поле дросселя накапливается энергия. Конденсатор C3 постепенно разряжается, отдавая ток светодиодам. Продолжительность фазы составляет примерно 5 мкс. Но эта фаза может быть прекращена досрочно. Это произойдет в том случае, если максимально допустимое значение ток стока транзистора превысит 1 А.

Второй этап

Транзистор на этом этапе закрыт. Протекающий ток от дросселя L1 через диод VD1 заряжает конденсатор C3, возмещая его разрядку на первом этапе. При увеличении напряжения на конденсаторе до определенного уровня данный этап заканчивается.

С постепенным понижением входного напряжения и увеличением тока нагрузки, микросхема MAX756 переключается в режим с постоянной продолжительностью фазы (соответственно 5 мкс и 1 мкс соответственно). Выходное напряжение в данном случае не стабилизировано, оно уменьшается, оставаясь по возможности максимальным. От того какое фактическое напряжение элементов питания и тока потребления светодиодами, частота повторения данного цикла меняется в очень широких пределах.

В роли светоизлучателей в драйвере применены четыре светодиода L-53PWC «Kingbright». Так как при токе 15 мА прямое падение на светодиодах составляет около 3,1В, излишние 0,2В приходится гасить, включенным последовательно резистором R1 . По мере прогрева светодиодов, падение напряжения на них снижается, и резистор R1 в каком-то роде стабилизирует ток потребления светодиодов и их яркость свечения.

На заметку: используя стабилизатор напряжения LM2941 можно сделать диммер для светодиодной лампы.

Параметры драйверов

Прежде чем приобрести устройство или самостоятельно его изготовить, нужно ознакомиться с тем, какие у него имеются основные характеристики:

  1. Номинальный ток потребления.
  2. Мощность.
  3. Выходное напряжение.

Напряжение на выходе преобразователя напрямую зависит от того, какой выбран способ подключения источника света, числа светодиодов. Ток имеет прямую зависимость от яркости и мощности элементов.

pt4115 драйвер светодиодов схема

Преобразователь должен обеспечивать ток, при котором светодиоды будут работать с одинаковой яркостью. На PT4115 схема драйвера светодиодов реализуется довольно просто – это самый распространенный преобразователь напряжения для использования с LED-элементами. Изготовить прибор на его основе можно буквально «на коленке».

Читайте так же:
Испытательное напряжение кабеля переменным постоянным током

Теория питания светодиодных ламп от 220В

Самый бюджетный вариант можно собирать своими руками из вот таких светодиодов. Десяток таких малюток стоит меньше доллара, а по яркости соответствует лампе накаливания на 75Вт. Собрать всё воедино не проблема, вот только напрямую в сеть их не подключишь – сгорят. Сердцем любой светодиодной лампы является драйвер питания. От него зависит, насколько долго и хорошо будет светить лампочка.

Что бы собрать светодиодную лампу своими руками на 220 вольт, разберёмся в схеме драйвера питания.

Параметры сети значительно превышают потребности светодиода. Что бы светодиод смог работать от сети требуется уменьшить амплитуду напряжения, силу тока и преобразовать переменное напряжение сети в постоянное.

Для этих целей используют делитель напряжения с резисторной либо ёмкостной нагрузкой и стабилизаторы.

Как изготовить драйвер для светодиодов своими руками

Чтобы своими руками сделать драйвер для светодиодов, используются радиоэлементы, которые можно купить в обычных радиомагазинах и интернет-магазинах. Если отнестись к работе внимательно и выполнить ее аккуратно, можно создать устройства с достаточно длительным сроком эксплуатации.

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 м 2 ;
  • 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:

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

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

Внимание! При расчетах обязательно учитываются условия эксплуатации. Драйвер для уличного фонаря не такой, как для лампочки или ленты, используемых для подсветки в отапливаемом помещении.

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.

Читайте так же:
Контрольный кабель провод для чего

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 260 о С.

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.

Внимание! Хорошая пайка блестящая, припой закрывает ножку элемента со всех сторон, нет ни бугорка, ни рытвин. Если используется жидкий флюс, требуется жидкость, которой промывают платы.

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.

[Интервью] Секрет сверхчетких телевизоров: интегральные микросхемы Mini LED Driver

Индустрия не первый год говорит о технологии Mini LED в дисплейных решениях. Отличие Mini LED TV в использовании светодиодов меньшего размера, что позволяет разместить на экране больше точек. Это не только обеспечивает более яркую и детальную цветопередачу при демонстрации картинки на экране дисплея, но и решает важную эстетическую задачу – позволяет сделать профиль телевизора более тонким.

Читайте так же:
Максимальная сила тока для кабеля

Каждый такой компактный светодиод поддерживается полупроводниковыми интегральными схемами (ИС). Они, в свою очередь, являются предметом интереса всей мировой телевизионной индустрии, поскольку влияют на эффективность работы мини-светодиодов.

Samsung Electronics недавно представила две новые микросхемы Mini LED Driver, S6LP441 и S6LDMB1, которые обладают инновационными функциями и повышают стандарты Mini LED TV. Разбираемся, что же лежит в основе технологии вместе с разработчиками микросхем.

(Слева направо) Разработчики микросхемы Mini Led Driver, инженеры Кёнтхэк Ким, Хёнтэ Ким, Санг-гу Кан и Сонджон Ю

Матричный драйвер для лучшего контроля

Mini LED Driver – новая линейка ИС, впервые представленная Samsung. Она позволяет повысить качество и эффективность передачи изображения. Благодаря ей телевизоры Mini LED имеют много преимуществ по сравнению с существующими светодиодными продуктами, в том числе высокую контрастность, яркость и конкурентоспособную цену.

С внедрением технологии Mini LED телевизоров количество светодиодов в одном экране выросло с тысяч до десятков тысяч. Такое увеличение числа диодов в одной области требует более точного контроля. Следовательно, нужно решение, которое позволило бы более точно контролировать требования к световому излучению мини-светодиодов. Две микросхемы Mini LED Driver, S6LP441 и S6LDMB1, сыграли важную роль в повышении эффективности технологии.

Микросхема Mini LED Driver Samsung Electronics и LED Current Driver IC, S6LP441. S6LDMB1 является ИС-контроллером и управляет работой S6LP441.

Инженер Сонджон Ю пояснил: “По мере увеличения количества светодиодов в телевизорах требуется больше микросхем, что делает системы более комплексными и усложняет установление точной степени контроля. Чтобы решить эту проблему, мы позаимствовали схему драйверов матрицы, обычно используемую при работе с ЖК-панелями. Нам удалось разработать более точное и эффективное решение для ИС благодаря плану матричного драйвера, который позволил установить более точный контроль плотно расположенными светодиодами в заданной области”.

Как работают ИС Samsung Mini LED Driver

Инновация в использовании интегральных схем заключается в разделении ИС-драйвера тока (S6LP441) и ИС-контроллера (S6LDMB1), которая им управляет. S6LP441, представляет собой драйвер тока для Micro LED и располагается в непосредственной близости от мини-светодиодов, чтобы лучше ими управлять. Такая система, разработанная Samsung Electronics, позволяет более эффективно использовать период свечения светодиода по сравнению с методом мультиплексирования, который обычно применяется в отрасли. Кроме того новый подход имеет преимущества в расширении зон затемнения и повышении энергоэффективности самой ИС за счет минимизации количества необходимых проводов.

Говоря о разработке технологии, Сонджон Ю отметил: «Существующий метод мультиплексирования включает светодиоды последовательно с заданными интервалами, что затрудняет конечное управление синхронизацией. Наша команда проанализировала преимущества каждого подхода и смогла обеспечить более эффективное световое излучение при меньшем количестве проводов».

(Слева направо) Инженеры Кёнтхэк Ким, Хёнтэ Ким, Санг-гу Кан и Сончжон Ю представляют микросхему Mini Led Driver.

Читайте так же:
Как настроить пульт для выключателя света

«При производстве микросхемы S6LP441 была использована инновационная технология Chip Scale Package (CSP), которая устранила необходимость в изготовлении металлических проводов, – добавил инженер Хёнтэ Ким. – CSP также оказалась ключом к разработке дизайна микросхемы, который позволил сделать телевизор более тонким».

Открытие для всей отрасли

Санг-гу Кан подчеркнул: «Технология затемнения очень важна для телевизоров. Например, в ночных сценах, она позволяет получить темное небо с яркой луной и звездами и повысить общую четкость картинки. Благодаря способности локально регулировать количество света, наша разработка позволяет улучшить характеристики телевизоров с высоким динамическим диапазоном, обеспечивая высокий коэффициент контрастности. Таким образом, на устройстве можно реализовать отдельные светоизлучающие секции и регулировать интенсивность на самом высоком уровне в отрасли».

По мере развития технологии ожидания пользователей и спрос на телевизоры высокой четкости продолжают расти. Размышляя о будущем этого сектора, Кёнтхэк Ким отметил: «В будущем количество светодиодов в телевизорах увеличится, а микросхемы-драйверы светодиодов станут еще компактнее и эффективнее. Мы ожидаем, что наши ИС-драйверы для LED-решений следующего поколения найдут применение и в других продуктах, поскольку спектр их возможностей продолжает расширяться».

В настоящее время инженеры работают над решениями, которые будут внедрены в будущие продукты Samsung TV, и вскоре пользователи смогут самостоятельно ощутить преимущества ТВ решений с применением технологии микросхем Mini LED Driver.

Собираем простой светодиодный драйвер самостоятельно на схеме LM 317

Простой светодиодный драйвер своими руками на схеме LM 317

Рассмотрим еще один очень простой (простейший) драйвер, который можно собрать даже без пайки, плат и т.п.

Максимальное входное напряжение для такого драйвера сне должно превышать 37 В. И должно быть на 3D выше падения напряжения самого светодиода.

Сопротивление R1 рассчитываем по формуле:

I — необходимая сила тока.

Ограничение по току — 1,5 А. И при таком токе резистор должен рассеивать 1.5 * 1.5 * 0.8 = 1.8 Вт тепла.

Микросхема LM317 однозначно будет «кипятком» и необходим в обязательном порядке радиатор.

Драйвер, как и в первом случае будет линейны и поэтому для максимального КПД необходима минимальная разница между VIN и VLED.

Драйверы светодиодов с батарейным питанием.

Питание светодиодов от батарейки

В связи с широким распространением светодиодных фонариков, производители микросхем предлагают широкий спектр драйверов для таких применений. Такие микросхемы при питании от литиевой батарейки обеспечивают высокоэффективную работу светодиода или цепочки светодиодов с повышением или понижением напряжения на выходе.

Питание светодиодов напрямую от батарейки

Большое количество простейших фонариков питаются напрямую от батарейки. Например, белый светодиод с напряжением 3,5 Вольта работает от двух литиевых батареек, каждая из которых имеет напряжение на холостом ходу 3 Вольта. Ток через светодиод в такой схеме включения ограничивается внутренним сопротивлением элементов питания. Для батарейки CR2032 он составляет 50 — 100 мА и три светодиода, включенных в параллель, вполне приемлемо светят. Современные более эффективные белые светодиоды имеют меньшее напряжение — 3,2 или даже 3,0 Вольта. Такие светодиоды зачастую работают от одной батарейки.

Читайте так же:
Какие токи кабели сечением

Такая схема имеет значительные недостатки.
Во-первых, ток через светодиоды определяется качеством и свежестью батарейки. Если элемент питания «слишком» хороший, ток может превысить допустимые значения и светодиоды прослужат недолго. Не зря говорят, что для «китайских» фонариков лучше использовать «китайские» батарейки.
Во-вторых, параллельное включение светодиодов вообще недопустимо. Естественный разброс параметров приводит к тому, что ток через светодиоды может отличаться в 2 или более раз. Следовательно, светодиоды не будут работать долго.
В третьих, яркость свечения фонарика будет снижаться по мере разряда батареек и только первую, незначительную часть времени работы, яркость фонарика будет хорошей.

Такая схема питания светодиодов напрямую от батарейки используется в дешевых фонариках невысокой мощности. Питание в них осуществляется с помощью дисковых (литиевых, марганцево-цинковых или цинк-серебряных) элементов с высоким внутренним сопротивлением (более 50 Ом).

Питание светодиодов с понижением напряжения

Более дорогие изделия имеют в своем составе простейшие драйверы светодиодов в виде резистора или стабилизатора тока.

Наиболее просто сделать качественный фонарик — поставить хороший элемент питания и защитить светодиоды с помощью резистора (балласта). Такая схема питания позволяет сохранить светодиоды и обеспечить долгий срок службы фонарика, конечно надо использовать и качественный светодиод. Однако, сохраняется недостаток — яркость фонарика падает по мере разряда батареи. Особенно заметно снижение яркости при использовании щелочных батарей, которые имеют падающую характеристику разряда. Серебряно-цинковые батареи и многие аккумуляторы обладают лучшей разрядной кривой и дают хороший результат.

Питание светодиодов от батарейки

Использовать батарею до предела возможностей, позволяет схема с нелинейным балластом — стабилизацией тока. Яркость светодиодов будет постоянной до полной разрядки батареи.

Схемы с линейным или нелинейным балластом позволяют сделать качественный источник света, но неэффективно используют мощность батареи. Большая часть энергии элемента питания рассеивается в виде тепла на балласте. Снизить такие ненужные потери позволяют схемы с импульсными преобразователями. Для питания светодиодов применяются схемные решения, которые позволяют с высокой эффективностью преобразовать энергию батареи в необходимый для работы светодиода ток.

Питание светодиодов с повышением напряжения

С развитием элементной базы, становятся доступны удобные драйверы светодиодов, которые с высокой эффективностью питают светодиоды от элементов питания с меньшим напряжением, чем это необходимо. Повышающие преобразователи в основном работают на двух принципах преобразования — индуктивных и конденсаторных. С учетом дешевизны и малых габаритов современных конденсаторов, второй способ находит большее применение в излучателях малой мощности. Индуктивные преобразователи используются в мощных источниках питания светодиодов.

Преобразователи питания с понижением и повышением напряжения сохраняют установленный выходной ток как при превышающем необходимое светодиоду напряжении, так и при снижении его до практически нуля. Такие схемы позволяют использовать емкость батареи питания полностью. Следует, однако отметить, что такие схемы недешевы и остаточная емкость батареи в конце разрядной характеристики незначительна, чтобы за ней гоняться.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector