LEDライトが普及し、その結果、二次電源の積極的な生産が始まりました。 LEDランプのドライバーは、デバイスの出力で設定された電流値を安定して維持することができ、ダイオードのチェーンを通過する電圧を安定させます。
ダイオードランプの動作のための電流変換デバイスの動作のタイプと原理についてすべてお話しします。この記事では、ドライバーを選択するためのガイドラインを提供し、有用な推奨事項を示します。実証済みの接続方式を持つ独立した電気技師を見つけます。
使用目的と範囲
ダイオード結晶は、アノード(プラス)とカソード(マイナス)の2つの半導体で構成されています。これらは、電気信号の変換を担っています。 1つ目の領域はP型の導電性で、もう1つはNです。電源が接続されると、これらの要素に電流が流れます。
この極性により、PタイプゾーンからNタイプゾーンに電子が突入し、その逆も同様です。NポイントからPに突入します。ただし、領域の各セクションには、P-Nジャンクションと呼ばれる独自の境界があります。これらの領域では、粒子が見つかり、相互に吸収または再結合します。
ダイオードは半導体素子を指し、p-nジャンクションは1つだけです。このため、グローの明るさの程度を決定する主な特性は、電圧ではなく電流です。
P-Nジャンクションの間、電圧は特定のボルト数だけ減少し、回路の各要素で常に同じです。これらの値が与えられると、ドライバーは入力電流を安定させ、出力で一定の値を形成します。
必要な電力とP-N通過中の損失の値は、LEDデバイスのパスポートに示されています。したがって、ダイオード電球を選択するときは、電源のパラメータを考慮する必要があります。その範囲は、失われたエネルギーを補償するのに十分でなければなりません。
強力なLEDが特性に示された時間を計算するためには、安定化装置(ドライバー)が必要です。電子機構の本体には、その出力電圧が常に表示されます。
照明装置の装備には、10〜36 Vの電源が使用されます。
テクニックにはさまざまなタイプがあります。
- 車、自転車、オートバイなどのヘッドライト。
- 小さな携帯用または街路灯;
- LED定規、テープ、シーリングライト、モジュール。
ただし、低消費電力のLEDの場合、および定電圧を使用する場合と同様に、ドライバーは使用できません。代わりに、抵抗も回路に導入されており、これも220 Vで駆動されます。
電源の動作原理
電圧源と電源の違いを理解しましょう。例として、以下に示す回路を考えます。
40オームの抵抗を12 V電源に接続すると、300 mAの電流が流れます(図A)。回路の2番目の抵抗を並列接続すると、電流値は-600 mA(B)になります。ただし、電圧は変化しません。
電源への2つの抵抗の接続にもかかわらず、理想的な条件下では負荷に従わないため、出力の2番目の抵抗は定電圧を生成します
次に、抵抗が回路の電源に接続されている場合に値がどのように変化するかを検討します。同様に、300 mAドライバーを備えた40オームのレオスタットを紹介します。後者は、12 Vの電圧を生成します(回路B)。
回路が2つの抵抗で構成されている場合、電流値は変化せず、電圧は6 V(G)です。
ドライバは、電圧源とは異なり、指定された電流パラメータを出力で維持しますが、電圧電力は変化する可能性があります
結論を下すと、高品質のコンバーターは、電圧が低下した場合でも定格電流を負荷に供給すると言えます。したがって、2 Vまたは3 Vのダイオードの結晶と300 mAの電流は、電圧を下げても同じように明るく燃焼します。
コンバーターの特徴
最も重要な指標の1つは、負荷がかかっているときの送信電力です。デバイスが過負荷にならないようにして、最大限の結果を得るようにしてください。
不適切な使用は、概観メカニズムだけでなく、LEDチップの急速な故障の原因にもなります。
仕事に影響を与える主な要因は次のとおりです。
- 組立工程で使用される構成要素;
- 保護の程度(IP)
- 入力と出力の最小値と最大値;
- メーカー。
コンバーターの最新モデルは、マイクロ回路に基づいて利用可能であり、パルス幅変換(PWM)の技術を適用しています。
電源の動作中に、出力が入力と同じ電流タイプを維持しながら、パルス幅変調方式が出力電圧を制御するために導入されました
このようなデバイスは、短絡、ネットワークの輻輳に対する高度な保護を特徴とし、効率も向上しています。
現在のコンバーターを選択するためのルール
LEDランプコンバーターを購入するには、デバイスの主要な特性を調べる必要があります。これは、出力電圧、定格電流、および出力に基づいています。
ライトダイオードパワー
最初に出力電圧を分析しますが、これにはいくつかの要因があります。
- 結晶のP-N接合での電圧損失の値;
- チェーン内のライトダイオードの数;
- 配線図。
定格電流のパラメータは、消費者の特性、つまりLEDエレメントの電力とその明るさの程度によって決定できます。
このインジケータは、水晶によって消費される電流に影響を与えます。その範囲は、必要な輝度に基づいて変化します。コンバーターのタスクは、これらの要素に適切な量のエネルギーを供給することです。
出力電圧の値は、電気回路の各ブロックで消費されるエネルギーの総量以上である必要があります
デバイスの出力は、各LEDエレメントの強度、色、数量によって異なります。
消費されるエネルギーを計算するには、次の式を使用します。
PH = P導いた * N,
どこ
- P導いた -1つのダイオードによって作成された電気負荷、
- Nはチェーン内の結晶の数です。
得られた指標は、ドライバーのパワー以上でなければなりません。次に、必要な公称値を決定する必要があります。
デバイスの最大電力
コンバーターの安定した動作を保証するために、その公称値は取得されたP値を20-30%超える必要があることに注意してくださいH.
したがって、式は次の形式になります。
P最高 ≥(1,2..1,3)* PH,
ここで、p最高 -電源の定格電力。
ボード上の消費者のパワーと数に加えて、負荷力は消費者の色係数にも従属しています。同じ電流で、陰に応じて、彼らは電圧降下の異なる指標を持っています。
LEDランプのドライバーは、最大の明るさを確保するために必要なだけの電流を生成する必要があります。デバイスを選択するとき、購入者は電力がすべてのLEDが使用するよりも大きい必要があることを覚えておくべき
たとえば、XP-Eラインのアメリカ企業CreeのLEDが赤であるとします。
それらの特徴は次のとおりです。
- 電圧降下1.9-2.4 V;
- 電流350 mA;
- 平均消費電力は750 mWです。
同じ電流での緑色のアナログは、まったく異なるインジケーターを持ちます。P-Nジャンクションでの損失は3.3〜3.9 Vで、電力は1.25 Wです。
したがって、結論として、10ワットの定格のドライバーを使用して、12個の赤い結晶または8個の緑の結晶に電力を供給します。
LED接続図
ドライバの選択は、LEDコンシューマの接続方式を決定した後で行う必要があります。最初にライトダイオードを購入し、そのコンバーターを選択した場合、このプロセスには多くの困難が伴います。
与えられた接続スキームでこのような数のコンシューマの操作を提供するデバイスを検索するには、かなりの時間がかかります。
6人の消費者の例を挙げましょう。電圧損失は3 V、消費電流は300 mAです。それらを接続するには、いずれかの方法を使用できますが、電源の必要なパラメーターはそれぞれ異なります。
ダイオードの代替配置の欠点は、回路内に多くの水晶がある場合、高電圧の電源ユニットが必要になることです。
私たちの場合、シリアル接続には、300 mAの電流を持つ18 Vユニットが必要です。この方法の主な利点は、同じ力がライン全体をそれぞれ通過し、すべてのダイオードが同じ明るさで燃焼することです。
消費者の並列配置の欠点は、各チェーンの輝きの明るさの違いです。このようなネガティブな現象は、各ラインを通過する電流の違いによるダイオードのパラメータの変動が原因で発生します
並列配置を使用する場合、9 Vコンバーターを使用することで十分ですが、消費電流は前の方法と比較して2倍になります。
2つのダイオードを順番に配置する方法は、グループ内の結晶数を3以上に置き換えると適用できません。このような制限は、1つの要素に過大な電流が流れる可能性があるためであり、これにより回路全体が故障する可能性があります。
2つのLEDのペアを形成する順次方式を使用する場合、前のケースと同様に、同じインジケーターを持つドライバーが使用されます。この場合、照明の明るさは均一になります。
ただし、ここではいくつかの負のニュアンスがありました。グループに電力が供給されると、特性のばらつきにより、1つのLEDが2番目より速く開く可能性があるため、定格値を2倍にする電流が流れます。
家庭照明用の多くのタイプのLEDは、このような短期間のジャンプ用に設計されていますが、この方法はあまり一般的ではありません。
デバイスタイプ別のドライバーの種類
220 V電源をLEDに必要なインジケータに変換するデバイスは、従来、3つのカテゴリに分類されます。コンデンサに基づく;調光可能。
照明アクセサリーの市場は、主に中国のメーカーからの多種多様なドライバーモデルによって表されます。そして、低価格帯にもかかわらず、これらのデバイスから非常にまともなオプションを選択できます。ただし、保証書には注意が必要です。提示されているすべての製品が許容できる品質であるとは限りません。
デバイスの電子ビュー
理想的には、電子コンバーターはトランジスターを装備する必要があります。その役割は、制御チップをアンロードすることです。リップルの平滑化を排除または最大化するために、コンデンサが出力に取り付けられています。
このタイプのデバイスは高価なカテゴリに属しますが、バラストメカニズムでは対応できない最大750 mAの電流を安定させることができます。
最新のドライバーは、主にE27ベースの電球にインストールされています。ルールの例外は、Gauss GU5.3製品です。トランスレスコンバーターを搭載しています。ただし、それらのリップルの程度は数百Hzに達します
コンバーターの欠点は脈動だけではありません。 2つ目は、高周波(HF)範囲の電磁干渉と呼ばれます。したがって、ラジオなどの他の電化製品がランプに接続されたコンセントに接続されている場合、デジタルFM周波数、テレビ、ルーターなどを受信するときに干渉が予想されます。
高品質デバイスのオプションデバイスには2つのコンデンサが必要です。1つはリップルを平滑化するための電解コンデンサで、もう1つはRFを下げるためのセラミックです。ただし、このような組み合わせは、特に中国の製品について話す場合、まれにしか見つかりません。
そのような電気回路で共通の概念を持っている人は、抵抗器の値を変更することによって電子コンバーターの出力パラメーターを独立して選択できます
高効率(最大95%)により、このようなメカニズムは、自動車のチューニング、街路照明器具、家庭用LED光源など、さまざまな分野で使用される高出力デバイスに適しています。
コンデンサベースの電源
さて、私たちはそれほど人気のないデバイスに注目します-コンデンサに基づいています。このタイプのドライバーが使用される安価なタイプのLEDランプのほとんどすべての方式は、同様の特性を持っています。
ただし、製造元による修正により、チェーンの要素の削除などの変更が行われます。特にこの部分はコンデンサの1つです-平滑化。
市場には安価で低品質の商品が無秩序に充満しているため、ユーザーはランプの100の脈動を「感じる」ことができます。デバイスを深く掘り下げることなく、平滑化要素が回路から削除されたと主張することができます
このようなメカニズムには2つの利点しかない:自己組織化に利用でき、効率は100%に等しい。つまり、損失はp-n接合と抵抗でのみ発生する。
同じ数のマイナスの側面:電気的安全性が低く、リップルが高い。 2番目の欠点は約100 Hzであり、交流電圧の整流の結果として形成されます。州の標準仕様では、照明装置が設置されている部屋の目的に応じて、許容リップルの基準が10〜20%に規定されています。
この欠点を解消する唯一の方法は、正しい定格のコンデンサを選択することです。それでも、問題を完全に排除することを期待すべきではありません。そのような解決策は、バーストの強度を平滑化することしかできません。
調光可能な電流コンバータ
調光可能なLED電球用の調光ドライバを使用すると、ダイオードから放出される光の明るさが減少または増加する間に、入力および出力電流インジケータを変更できます。
接続方法は2つあります。
- 1つ目はソフトスタートです。
- 2番目はパルスです。
高輝度を含むLED回路の調整デバイスとして使用されるCPC9909チップに基づく調光可能なドライバーの動作原理を検討してください。
220 V電源の標準スイッチング回路CPC9909回路図の指示に従って、1つ以上の強力なコンシューマを制御することが可能です
スムーズなスタートで、ドライバーチップは、増加する輝度を備えたダイオードの段階的な包含を提供します。このプロセスでは、2つの抵抗が使用され、LD端子に接続され、スムーズな調光のタスクを実行するように設計されています。これは、LEDエレメントの寿命を延ばすという重要なタスクを実行します。
同じ結論がアナログレギュレーションによって提供されます-2.2kΩの抵抗がより強力な可変アナログ-5.1 kOhmに変更されます。したがって、出力電位の滑らかな変化が達成されます。
2番目の方法の適用には、低周波出力PWMDへの矩形パルスの供給が含まれます。これには、マイクロコントローラまたはパルス発生器のいずれかが必要であり、これらはフォトカプラによって必ず分離されます。
住宅の有無は?
ドライバーはハウジングの有無にかかわらず利用できます。最初のオプションは最も一般的で、より高価です。このようなデバイスは、湿気やほこりの粒子から保護されています。
2番目のタイプのデバイスは、フラッシュマウントに使用されるため、安価です。
提示されているすべてのデバイスの電力は、12 Vまたは220 Vネットワークからのものである可能性があります。オープンフレームモデルは価格で勝っていますが、メカニズムの安全性と信頼性の点で大幅に遅れています
それらのそれぞれは、動作中の許容温度によって区別されます-選択するときにこれにも注意を払う必要があります。
クラシックドライバー回路
LED電源の自己組立てについては、ガルバニック絶縁がないパルスタイプの最も単純なデバイスを扱います。このタイプの回路の主な利点は、簡単な接続と信頼性の高い動作です。
220 Vコンバータ回路は、スイッチング電源として提供されます。組み立てるときは、すべての電気安全規則に準拠する必要があります。つまり、電流出力に制限はありません。
このようなメカニズムのスキームは、3つの主要なカスケード領域で構成されています。
- コンデンサー電圧セパレーター。
- 整流器。
- サージプロテクター。
最初のセクションは、コンデンサC1に抵抗を介して交流電流によって加えられる反作用です。後者は、不活性元素の独立した充電にのみ必要です。回路の動作には影響しません。
抵抗器の公称値は、0.5〜1ワットの電力で100 kOhm-1 Momの範囲にすることができます。コンデンサは電解である必要があり、その実効振幅電圧値は400〜500 Vです。
形成された電圧の半波がコンデンサを通過すると、プレートが完全に充電されるまで電流が流れます。メカニズムの容量が小さいほど、フル充電に費やす時間が少なくなります。
たとえば、0.3-0.4μFの容量のデバイスは、半波周期の1/10で充電されます。つまり、送信電圧の10分の1だけがこのセクションを通過します。
このセクションの矯正プロセスは、Gretzスキームに従って実行されます。定格電流と逆電圧からダイオードブリッジを選定。この場合、最後の値は600 V以上でなければなりません。
2番目のカスケードは、交流を脈動に変換(整流)する電気装置です。このプロセスは半波と呼ばれます。半波の一部がコンデンサーによって平滑化されたため、このセクションの出力では、直流は20-25 Vになります。
LEDの電源は12 Vを超えてはならないため、回路には安定化エレメントを使用する必要があります。このために、容量性フィルターが導入されています。たとえば、モデルL7812を使用できます。
3番目のステージは、平滑化安定化フィルター(電解コンデンサー)に基づいて動作します。容量パラメータの選択は、負荷によって異なります。
組み立てられた回路はその作業をすぐに再現するため、伝導電流が数十アンペアに達するため、裸線に触れることはできません。ラインは事前に絶縁されています。
ハイパワーLEDランプ用のコンバーターを選択する際にアマチュア無線家が遭遇する可能性のあるすべての困難について、ビデオで詳しく説明しています。
電気回路へのコンバーターの独立した接続の主な特徴:
即興の手段からLEDドライバーのDIY組み立てプロセスを説明する段階的な指示:
メーカーがLEDランプを何時間も中断せずに動作させているにもかかわらず、これらのインジケーターを大幅に削減する多くの要因があります。
ドライバは、電気システムのすべての電流サージを平滑化するように設計されています。それらの選択または自己組織化は、必要なすべてのパラメーターを計算した後、責任を持ってアプローチする必要があります。
LED電球のドライバーをどのように選択したか教えてください。ダイオード照明デバイスへの電圧供給を安定させるための議論と方法を共有してください。下のブロックにコメントを残し、質問を投稿し、記事のトピックに関する写真を投稿してください。