Cómo elegir un controlador de lámpara LED: tipos, propósito + características de conexión

Las lámparas LED se han generalizado, como resultado de lo cual ha comenzado la producción activa de fuentes de energía secundarias. El controlador de la lámpara LED puede mantener establemente los valores de corriente establecidos en la salida del dispositivo, estabilizando el voltaje que pasa a través de la cadena de diodos.

Le diremos todo acerca de los tipos y principios de funcionamiento del dispositivo de conversión actual para el funcionamiento de una lámpara de diodo. En nuestro artículo, brindamos orientación para elegir un controlador y brindamos recomendaciones útiles. Encontraremos electricistas independientes con esquemas de conexión probados.

Propósito y alcance de uso

Los cristales de diodo consisten en dos semiconductores: el ánodo (más) y el cátodo (menos), que son responsables de la transformación de las señales eléctricas. Un área tiene conductividad tipo P, la segunda - N. Cuando se conecta una fuente de energía, la corriente fluirá a través de estos elementos.

Debido a esta polaridad, los electrones de la zona de tipo P se precipitan a la zona de tipo N, y viceversa, las cargas del punto N se precipitan a P. Sin embargo, cada sección de la región tiene sus propios límites, llamados uniones P-N. En estos sitios, se encuentran partículas y se absorben o recombinan mutuamente.

El diodo se refiere a elementos semiconductores y tiene solo una unión p-n. Por esta razón, la característica principal que determina el grado de brillo de su brillo no es el voltaje, sino la corriente.

Durante las uniones P-N, el voltaje disminuye en un cierto número de voltios, siempre el mismo para cada elemento del circuito. Dados estos valores, el controlador estabiliza la corriente entrante y forma un valor constante en la salida.

Qué potencia se requiere y qué valores de pérdidas durante el paso P-N se indican en el pasaporte del dispositivo LED. Por lo tanto, para elegir una bombilla de diodo Es necesario tener en cuenta los parámetros de la fuente de alimentación, cuyo rango debe ser suficiente para compensar la pérdida de energía.

Para que los LED de alta potencia funcionen el tiempo indicado en las características, se requiere un dispositivo estabilizador: un controlador. La tensión de salida siempre se muestra en el cuerpo del mecanismo electrónico.

Las fuentes de alimentación con voltaje de 10 a 36 V se utilizan para equipar dispositivos de iluminación.

La técnica puede ser de varios tipos:

• faros de automóviles, bicicletas, motocicletas, etc.
• pequeñas luces portátiles o de calle;
• luz ledcintas luz de techo y módulos.

Sin embargo para leds de baja potencia, así como en el caso de usar voltaje constante, se permite que los controladores no apliquen. En cambio, también se introduce una resistencia en el circuito, también alimentada por 220 V.

El principio de funcionamiento de la fuente de alimentación.

Veamos cuáles son las diferencias entre la fuente de voltaje y la fuente de alimentación. Como ejemplo, considere el circuito que se muestra a continuación.

Al conectar una resistencia de 40 ohmios a la fuente de alimentación de 12 V, pasará una corriente de 300 mA (Figura A). Con la conexión en paralelo de la segunda resistencia en el circuito, el valor actual será - 600 mA (B). Sin embargo, el voltaje no cambiará.

A pesar de la conexión de dos resistencias a una fuente de alimentación, la segunda en la salida creará un voltaje constante, porque en condiciones ideales no obedece a la carga

Ahora consideraremos cómo cambiarán los valores si las resistencias están conectadas a la fuente de alimentación en el circuito. Del mismo modo, presentamos un reóstato de 40 ohmios con un controlador de 300 mA. Este último crea un voltaje de 12 V (circuito B).

Si el circuito está compuesto por dos resistencias, el valor de la corriente no cambia y el voltaje es de 6 V (G).

El controlador, a diferencia de la fuente de voltaje, mantiene los parámetros de corriente especificados en la salida, sin embargo, la potencia de voltaje puede variar

Sacando conclusiones, podemos decir que un convertidor de alta calidad suministra a la carga una corriente nominal incluso cuando cae el voltaje. En consecuencia, los cristales de diodos de 2 V o 3 V y una corriente de 300 mA arderán igualmente brillantes con un voltaje reducido.

Características distintivas del convertidor.

Uno de los indicadores más importantes es la potencia transmitida bajo carga. El dispositivo no debe sobrecargarse e intentar obtener los mejores resultados posibles.

El uso inadecuado contribuye a la falla rápida no solo del mecanismo de visión general, sino también de los chips LED.

Los principales factores que afectan el trabajo incluyen:

• elementos constitutivos utilizados en el proceso de ensamblaje;
• grado de protección (IP);
• valores mínimos y máximos en la entrada y salida;
• fabricante

Los modelos modernos de convertidores están disponibles sobre la base de microcircuitos y aplican la tecnología de transformación de ancho de pulso (PWM).

Durante el funcionamiento de la fuente de alimentación, se introdujo un método de modulación de ancho de pulso para controlar el voltaje de salida, mientras que la salida conserva el mismo tipo de corriente que la entrada

Dichos dispositivos se caracterizan por un alto grado de protección contra cortocircuitos, congestión de red y también tienen una mayor eficiencia.

Reglas para seleccionar un convertidor actual

Para comprar un convertidor de lámpara LED características del dispositivo. Se basa en el voltaje de salida, la corriente nominal y la potencia de salida.

Potencia de diodo de luz

Analizaremos inicialmente el voltaje de salida, que está sujeto a varios factores:

• el valor de las pérdidas de voltaje en la unión P-N de los cristales;
• la cantidad de diodos luminosos en la cadena;
• diagrama de cableado.

Los parámetros de la corriente nominal pueden determinarse por las características del consumidor, a saber, la potencia de los elementos LED y su grado de brillo.

Este indicador afectará la corriente consumida por los cristales, cuyo rango varía según el brillo requerido.La tarea del convertidor es proporcionar a estos elementos el suministro de la cantidad correcta de energía.

El valor del voltaje de salida debe ser mayor o idéntico a la cantidad total de energía gastada en cada bloque del circuito eléctrico.

La potencia del dispositivo depende de la fuerza de cada elemento LED, su color y cantidad.

Para calcular la energía consumida, use la siguiente fórmula:

P_H = P_LED * N,

Donde

• P_LED - carga eléctrica creada por un diodo,
• N es el número de cristales en la cadena.

Los indicadores obtenidos no deben ser inferiores a la potencia del controlador. Ahora necesita determinar el valor nominal requerido.

Potencia máxima del dispositivo.

Debe tenerse en cuenta que para garantizar un funcionamiento estable del convertidor, sus parámetros nominales deben superar el valor de P obtenido en un 20-30%_H.

Por lo tanto, la fórmula toma la forma:

P_max ≥ (1,2..1,3) * P_H,

donde p_max - potencia nominal de la fuente de alimentación.

Además de la potencia y el número de consumidores en el tablero, la fuerza de carga también está subordinada a los factores de color del consumidor. En la misma corriente, dependiendo de la sombra, tienen diferentes indicadores de caída de voltaje.

El controlador de la lámpara LED debe producir tanta corriente como sea necesaria para garantizar el máximo brillo. Al elegir un dispositivo, el comprador debe recordar que la potencia debe ser mayor que la que usan todos los LED

Tomemos, por ejemplo, los LED de la compañía estadounidense Cree de la línea XP-E en rojo.

Sus características son las siguientes:

• caída de voltaje 1.9-2.4 V;
• corriente 350 mA;
• Consumo medio de energía 750 mW.

Un análogo de color verde en la misma corriente tendrá indicadores completamente diferentes: las pérdidas en las uniones P-N son 3.3-3.9 V, y la potencia es 1.25 W.

En consecuencia, se puede concluir: se utiliza un controlador de 10 vatios para alimentar doce cristales rojos u ocho verdes.

Diagrama de conexión LED

La elección del controlador debe realizarse después de determinar el esquema de conexión de los consumidores de LED. Si primero compra diodos de luz y luego selecciona un convertidor para ellos, este proceso irá acompañado de muchas dificultades.

Para buscar un dispositivo que garantice el funcionamiento de un número tan determinado de consumidores con un esquema de conexión determinado, tendrá que pasar mucho tiempo.

Pongamos un ejemplo con seis consumidores. Tienen una pérdida de voltaje de 3 V, un consumo de corriente de 300 mA. Para conectarlos, puede usar uno de los métodos, mientras que en cada caso los parámetros requeridos de la fuente de alimentación serán diferentes.

La desventaja de la disposición alternativa de los diodos es la necesidad de una unidad de fuente de alimentación con alto voltaje, si hay muchos cristales en el circuito

En nuestro caso, una conexión en serie requiere una unidad de 18 V con una corriente de 300 mA. La principal ventaja de este método es que la misma fuerza pasa a través de toda la línea, respectivamente, todos los diodos se queman con un brillo idéntico.

La desventaja de la colocación paralela de los consumidores es la diferencia en el brillo del brillo de cada cadena. Tal fenómeno negativo ocurre debido a la variación en los parámetros de los diodos debido a diferencias entre la corriente que pasa a través de cada línea

Si se utiliza la colocación en paralelo, es suficiente usar un convertidor de 9 V, pero el consumo de corriente se duplicará en comparación con el método anterior.

El método de disposición secuencial de dos diodos no se puede aplicar con el reemplazo del número de cristales incluidos en el grupo: 3 o más. Dichas limitaciones se deben al hecho de que demasiada corriente puede pasar a través de un elemento, y esto crea la probabilidad de falla de todo el circuito.

Si utiliza un método secuencial con la formación de pares de dos LED, se utiliza un controlador con los mismos indicadores, como en el caso anterior. En este caso, el brillo de la iluminación ya será uniforme.

Sin embargo, aquí hubo algunos matices negativos: cuando se suministra energía al grupo, debido a la propagación de características, uno de los LED puede abrirse más rápido que el segundo y, en consecuencia, una corriente que duplica el valor nominal lo atravesará.

Muchas especies LED para iluminación del hogar diseñado para tales saltos a corto plazo, pero este método es menos popular.

Tipos de controladores por tipo de dispositivo

Los dispositivos que convierten la fuente de alimentación de 220 V en los indicadores necesarios para los LED se dividen convencionalmente en tres categorías: electrónica; basado en condensadores; regulable

El mercado de accesorios de iluminación está representado por una amplia variedad de modelos de controladores, principalmente de un fabricante chino. Y a pesar del bajo rango de precios, desde estos dispositivos puede elegir una opción muy decente. Sin embargo, debe prestar atención a la tarjeta de garantía, porque No todos los productos presentados son de calidad aceptable.

Vista electrónica del dispositivo.

Idealmente, el convertidor electrónico debe estar equipado con un transistor. Su función es descargar el chip de control. Para eliminar o maximizar el suavizado de la ondulación, se monta un condensador en la salida.

Este tipo de dispositivo pertenece a una categoría costosa, pero es capaz de estabilizar la corriente hasta 750 mA, que los mecanismos de lastre no son capaces de hacer.

Los controladores más nuevos se instalan principalmente en bombillas con una base E27. Una excepción a la regla son los productos Gauss GU5.3. Están equipados con un convertidor sin transformador. Sin embargo, el grado de ondulación en ellos alcanza varios cientos de Hz.

La pulsación no es la única desventaja de los convertidores. El segundo puede llamarse interferencia electromagnética del rango de alta frecuencia (HF). Entonces, si otros electrodomésticos, por ejemplo, la radio, están conectados a la toma de corriente conectada a la lámpara, puede esperar interferencia al recibir frecuencias digitales de FM, televisión, un enrutador, etc.

Un dispositivo opcional de un dispositivo de alta calidad debe tener dos condensadores: uno es electrolítico para suavizar las ondas, el otro es de cerámica, para reducir la RF. Sin embargo, esta combinación se puede encontrar con poca frecuencia, especialmente si hablamos de productos chinos.

Aquellos que tienen conceptos comunes en tales circuitos eléctricos pueden seleccionar independientemente los parámetros de salida del convertidor electrónico cambiando el valor de las resistencias

Debido a la alta eficiencia (hasta el 95%), estos mecanismos son adecuados para dispositivos potentes utilizados en diversos campos, por ejemplo, para sintonizar automóviles, en dispositivos de alumbrado público, así como en fuentes LED domésticas.

Fuente de alimentación basada en condensador

Ahora pasamos a dispositivos no tan populares, basados ​​en condensadores. Casi todos los circuitos de lámparas LED de bajo costo que usan este tipo de controlador tienen características similares.

Sin embargo, debido a modificaciones por parte del fabricante, se someten a cambios, por ejemplo, la eliminación de cualquier elemento de la cadena. Especialmente a menudo esta parte es uno de los condensadores: suavizado.

Debido al llenado incontrolado del mercado con productos baratos y de baja calidad, los usuarios pueden "sentir" cien pulsaciones en las lámparas. Sin siquiera profundizar en su dispositivo, se puede argumentar que el elemento de suavizado se ha eliminado del circuito

Dichos mecanismos tienen solo dos ventajas: están disponibles para el autoensamblaje, y su eficiencia es igual al cien por ciento, ya que las pérdidas solo ocurrirán en las uniones p-n y las resistencias.

El mismo número de aspectos negativos: baja seguridad eléctrica y un alto grado de ondulación. El segundo inconveniente es de aproximadamente 100 Hz y se forma como resultado de la rectificación de un voltaje alterno. La especificación estándar del estado detalla la norma de ondulación permitida del 10-20% dependiendo del propósito de la habitación donde está instalado el dispositivo de iluminación.

La única forma de suavizar esta deficiencia es seleccionar un condensador con la clasificación correcta. Sin embargo, no debe contar con una eliminación completa del problema: tal solución solo puede suavizar la intensidad de las explosiones.

Convertidores de corriente regulables

Controladores atenuadores para bombillas LED regulables le permite cambiar los indicadores de corriente entrantes y salientes, al tiempo que reduce o aumenta el grado de brillo de la luz emitida por los diodos.

Hay dos métodos de conexión:

• el primero implica un comienzo suave;
• El segundo es pulsado.

Considere el principio de funcionamiento de los controladores regulables basados ​​en el chip CPC9909 utilizado como dispositivo de regulación para circuitos LED, incluidos aquellos con alto brillo.

Circuito de conmutación estándar CPC9909 con suministro de 220 V. Según las instrucciones esquemáticas, es posible controlar uno o más consumidores potentes.

Con un arranque suave, el chip del controlador proporciona una inclusión gradual de diodos con brillo creciente. Para este proceso, se utilizan dos resistencias, conectadas al terminal LD, diseñadas para realizar la tarea de atenuación suave. Esto implementa una tarea importante: extender la vida útil de los elementos LED.

La misma conclusión la proporciona la regulación analógica: una resistencia de 2.2 kOhm se cambia a una analógica variable más potente: 5.1 kOhm. Por lo tanto, se logra un cambio suave en el potencial de salida.

La aplicación del segundo método implica el suministro de pulsos rectangulares a la salida PWMD de baja frecuencia. Esto implica un microcontrolador o un generador de impulsos, que están necesariamente separados por un optoacoplador.

Con o sin vivienda?

Los conductores están disponibles en o sin alojamiento. La primera opción es la más común y más cara. Dichos dispositivos están protegidos contra la humedad y las partículas de polvo.

Los dispositivos del segundo tipo se utilizan para el montaje empotrado y, en consecuencia, son baratos.

La potencia de todos los dispositivos presentados puede ser de una red de 12 V o 220 V. A pesar del hecho de que los modelos de marco abierto ganan en precio, se retrasan significativamente en términos de seguridad y confiabilidad del mecanismo.

Cada uno de ellos se distingue por una temperatura permisible durante la operación; también es necesario prestar atención a esto al seleccionar.

Circuito controlador clásico

Para el autoensamblaje de la fuente de alimentación LED, trataremos con el dispositivo más simple de un tipo de pulso que no tiene aislamiento galvánico. La principal ventaja de este tipo de circuito es su conexión simple y operación confiable.

Un circuito convertidor de 220 V se presenta como una fuente de alimentación conmutada. Al ensamblar, se deben observar todas las reglas de seguridad eléctrica, ya que no hay límites en la salida de corriente

El esquema de dicho mecanismo se compone de tres áreas principales en cascada:

1. Separador de voltaje capacitivo.
2. Rectificador
3. Estabilizadores de voltaje.

La primera sección es la acción contraria ejercida por la corriente alterna en el condensador C1 con una resistencia. Esto último se requiere únicamente para la carga independiente del elemento inerte. No afecta el funcionamiento del circuito.

El valor nominal de la resistencia puede estar en el rango de 100 kOhm-1 Mom, con una potencia de 0.5-1 vatios. El condensador debe ser electrolítico, y su valor de voltaje de amplitud efectivo es 400-500 V

Cuando la media onda de voltaje formada pasa a través del condensador, la corriente fluye hasta que las placas están completamente cargadas. Cuanto menor sea la capacidad del mecanismo, menos tiempo se dedicará a su carga completa.

Por ejemplo, un dispositivo con un volumen de 0.3-0.4 μF se carga durante 1/10 del período de media onda, es decir, solo una décima parte del voltaje transmitido pasa a través de esta sección.

El proceso de enderezamiento en esta sección se lleva a cabo de acuerdo con el esquema de Gretz. Se selecciona el puente de diodos, comenzando desde la corriente nominal y el voltaje inverso.En este caso, el último valor no debe ser inferior a 600 V

La segunda cascada es un dispositivo eléctrico que convierte (rectifica) la corriente alterna en pulsante. Este proceso se llama media onda. Como una parte de la media onda fue suavizada por un condensador, a la salida de esta sección, la corriente continua será de 20-25 V.

Dado que la fuente de alimentación de los LED no debe superar los 12 V, se debe utilizar un elemento estabilizador para el circuito. Para esto, se introduce un filtro capacitivo. Por ejemplo, puede usar el modelo L7812

La tercera cascada funciona sobre la base de un filtro estabilizador de suavizado: un condensador electrolítico. La elección de sus parámetros capacitivos depende de la carga.

Dado que el circuito ensamblado reproduce su trabajo de inmediato, es imposible tocar los cables pelados, ya que la corriente conducida alcanza decenas de amperios: las líneas están aisladas preliminarmente.

Conclusiones y video útil sobre el tema.

Todas las dificultades que puede encontrar un radioaficionado al elegir un convertidor para lámparas LED de alta potencia se describen en detalle en el video:

Características clave de la conexión independiente del convertidor al circuito eléctrico:

Instrucciones paso a paso que describen el proceso de ensamblaje de bricolaje del controlador LED desde medios improvisados:

A pesar de las decenas de miles de horas de funcionamiento ininterrumpido del fabricante de las lámparas LED, hay muchos factores que reducen significativamente estos indicadores.

Los controladores están diseñados para suavizar todas las sobretensiones actuales en el sistema eléctrico. Su elección o autoensamblaje debe abordarse de manera responsable después de calcular todos los parámetros necesarios.

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