Содержание
Типы схем
Схема подключения светодиодов бывает двух типов, которые зависят от источника питания:
- светодиодный драйвер со стабилизированным током;
- блок питания со стабилизированным напряжением.
В первом варианте применяется специализированный источник, который имеет определенный стабилизированный ток, например 300мА. Количество подключаемых LED диодов ограничено только его мощностью. Резистор (сопротивление) не требуется.
Во втором варианте стабильно только напряжение. Диод имеет очень малое внутреннее сопротивление, если его включить без ограничения Ампер, то он сгорит. Для включения необходимо использовать токоограничивающий резистор.
Расчет резистора для светодиода можно сделать на специальном калькуляторе.
Калькулятор учитывает 4 параметра:
- снижение напряжения на одном LED;
- номинальный рабочий ток;
- количество LED в цепи;
- количество вольт на выходе блока питания.
Разница кристаллов
Если вы используете недорогие LED элементы китайского производства, то скорее всего у них будет большой разброс параметров. Поэтому реальное значение Ампер цепи будет отличатся и потребуется корректировка установленного сопротивления. Чтобы проверить насколько велик разброс параметров, необходимо включить все последовательно. Подключаем питание светодиодов и затем понижаем напряжение до тех пор, когда они будут едва светиться. Если характеристики отличаются сильно, то часть LED будет работать ярко, часть тускло.
Это приводит к тому, что на некоторых элементах электрической цепи мощность будет выше, из-за этого они будут сильнее нагружены. Так же будет повышенный нагрев, усиленная деградация, ниже надежность.
Подключение светодиода к сети 220в, схема
Для подключения к сети 220 вольт используется драйвер, который является источником стабилизированного тока.
Схема драйвера для светодиодов бывает двух видов:
- простая на гасящем конденсаторе;
- полноценная с использованием микросхем стабилизатора;
Собрать драйвер на конденсаторе очень просто, требуется минимум деталей и времени. Напряжение 220В снижается за счёт высоковольтного конденсатора, которое затем выпрямляется и немного стабилизируется. Она используется в дешевых светодиодных лампах. Основным недостатком является высокой уровень пульсаций света, который плохо действует на здоровье. Но это индивидуально, некоторые этого вообще не замечают. Так же схему сложно рассчитывать из-за разброса характеристик электронных компонентов.
Полноценная схема с использованием специализированных микросхем обеспечивает лучшую стабильность на выходе драйвера. Если драйвер хорошо справляется с нагрузкой, то коэффициент пульсаций будет не выше 10%, а в идеале 0%. Чтобы не делать драйвер своими руками, можно взять из неисправной лампочки или светильника, если проблема у них была не с питанием.
Если у вас есть более менее подходящий стабилизатор, но сила тока меньше или больше, то её можно подкорректировать с минимум усилий. Найдите технические характеристики на микросхему из драйвера. Чаще всего количество Ампер на выходе задаётся резистором или несколькими резисторами, находящимися рядом с микросхемой. Добавив к ним еще сопротивление или убрав один из них можно получить необходимую силу тока. Единственное нельзя превышать указанную мощность.
Светодиодные драйверы для авто
Светодиодные драйверы для авто — этот материал для тех, кому уже порядком поднадоело заниматься выпаиванием резисторов из светодиодной ленты класса SMD, в случае их выхода из строя. А это, как показывает практика, происходит очень часто. И вот встает вопрос, что можно сделать, чтобы избавиться от этого трудоемкого процесса? Какое сконструировать устройство, чтобы оно являлось надежным и в то же время самым простым вариантом для обеспечения светодиодов напряжением питания.
Если взять 12 вольтовые лампы MR16 — не подойдут, так как создают ощутимые помехи в радио эфире. Использовать стабилизатор тока на lm317 для мощных светодиодов, тоже не подойдет из-за технической сложности, то есть для него требуется сторонний ограничительный резистор по току. Ну а воспользоваться просто мощным резистором, такой вариант совсем отпадает, поскольку значение тока непосредственно зависит от напряжения в бортовой сети автомобиля. И вот после некоторого отчаяния от неопределенности, хорошие люди подсказали — светодиодный линейный драйвер NSI45030AT1G.
Вот их внешний вид
А это их компактные размеры
По габаритам похожи на SMD-резисторы
Цифры находящиеся в конце маркировки обозначают ток. Для примера: драйвер NSI50350AST3G обеспечивает постоянным током 360 мА в независимости от действующего напряжения в бортовой сети автомобиля. Отличительная особенность — способны работать в параллельном включении. Как известно, при параллельном соединении значение рабочего тока прибавляется. Вам необходим рабочий ток в 1А?
Включите параллельно три регулятора постоянного тока NSI50350 для управления светодиодами . Результат будет такой: 350+350+350 =1050мА
Если вам необходимо построить устройство с маленьким током потребления, то тогда нужно воспользоваться компонентами с различными номиналами: NSI50010YT1G – 10 мА, NSI45015WT1G – 15 мА NSI45020AT1G – 20мА, NSI45030AT1G — 30 мА.
Вот с ними можете экспериментировать, то-есть подгонять под нужные вам токи и не вспоминайте больше про резисторы. В популярной литературе про приборы NSI, вот что пишут:
Светодиодные драйверы для авто и в частности всей линейки NSI-устройства и их особенностей, то это простейшие с высокой надежностью электронные элементы, предназначенные для регулировки потребляемого светодиодами тока, имеющие высокоэффективный отвод тепла от теплоотвода и не большую стоимость. Как драйвер в цепи светодиода микросхема в основном направлена для модулей освещения в автомобилях. Регулятор управления реализован на базовых принципах технологического решения SBT, что гарантирует стабильный ток в большом спектре входящих напряжений. Защиту светодиода от температурной составляющей при высоких значениях напряжениях и тока, осуществляет установленный в тракте регулировки тока терморезистор с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления. Также в регулирующем тракте имеется защита от импульсных скачков напряжения.
Следовательно, вопрос: где их можно задействовать? Для подсветки щитка приборов? Подсветка номерного знака? Габаритные огни авто? Да, именно там они будут очень эффективно полезны.
В общем приобретаем стабилизаторы:
NSI45030AT1G – 30 мА.
Светодиоды
LEMWS59R80HZ2D00.H1X, 5630, 5000K Производитель: LG INNOTEK
полоска фольгированного алюминия
Подготавливаем прозрачную пленку Lomond, которую можно использовать для печати различных изображений, фоторезист и для травления — хлорное железо. Конечно можно изготовить плату методом прорезки дорожек, как вам будет удобнее.
Изготавливаем половинки
Нужны хорошо наточенные ножницы
Где-то добываем вышедшие из строя светодиодные лампы W5W
Извлекаем пластиковый цоколь W5W
Делаем точную разметку, что резать
Здесь нужно убрать все лишнее, чтобы плата свободно заходила в цоколь
Гравер
Делаем плату с размером цоколя
Готовим паяльную пасту
С помощью шприца наносим пасту на контактные площадки и сажаем на плату светодиоды с драйверами
Здесь нужно заметить, что в схеме имеется две NSI45030AT1G, а поэтому на обеих зеркальных половинках ток будет по 60 мА
Затем помещаем плату на хорошо разогретый утюг
И как только паяльная паста оплавит выводы деталей сразу же снимаем плату с утюга
Затем нужно будет облудить провод от сетевого кабеля
и припаять отрезки провода к контактным площадкам половинок
в цоколе
я сделал отверстия сбоку, через них пройдут выводы
поместил половинки в цоколи
перед этим я убрал все остатки канифоли с платы
а затем уже одел цоколи
выводы сделал короче, на нужную длину
выводы между собой не скручивал
выводы аккуратно загнул
Теперь все, сборка закончена, сейчас будем проверять.
Яркость свечения мощнее нежели у лампочки W5W. Проработала больше часа, замерил температуру — было около 50 градусов
В этой статье вобще-то не было целью создать источник света с яркостью большей, чем у аналогичной лампы накаливания. Речь шла именно об приборах NSI, при использовании которых не потребуются резисторы.
Необходимые материалы и инструменты
Для того, чтобы собрать самодельный драйвер, потребуются:
- Паяльник мощностью 25-40 Вт. Можно использовать и большей мощности, но при этом возрастает опасность перегрева элементов и выхода их из строя. Лучше всего использовать паяльник с керамическим нагревателем и необгораемым жалом, т.к. обычное медное жало довольно быстро окисляется, и его приходится чистить.
- Флюс для пайки (канифоль, глицерин, ФКЭТ, и т.д.). Желательно использовать именно нейтральный флюс, — в отличие от активных флюсов (ортофосфорная и соляная кислоты, хлористый цинк и др.), он со временем не окисляет контакты и менее токсичен. Вне зависимости от используемого флюса после сборки устройства его лучше отмыть с помощью спирта. Для активных флюсов эта процедура является обязательной, для нейтральных — в меньшей степени.
- Припой. Наиболее распространенным является легкоплавкий оловянно-свинцовый припой ПОС-61. Бессвинцовые припои менее вредны при вдыхании паров во время пайки, но обладают более высокой температурой плавления при меньшей текучести и склонностью к деградации шва со временем.
- Небольшие плоскогубцы для сгибания выводов.
- Кусачки или бокорезы для обкусывания длинных концов выводов и проводов.
- Монтажные провода в изоляции. Лучше всего подойдут многожильные медные провода сечением от 0.35 до 1 мм2.
- Мультиметр для контроля напряжения в узловых точках.
- Изолента или термоусадочная трубка.
- Небольшая макетная плата из стеклотекстолита. Достаточно будет платы размерами 60х40 мм.
Макетная плата из текстолита для быстрого монтажа
Схема простого драйвера для светодиода 1 Вт
Одна из самых простых схем для питания мощного светодиода представлена на рисунке ниже:
Как видно, помимо светодиода в нее входят всего 4 элемента: 2 транзистора и 2 резистора.
В роли регулятора тока, проходящего через led, здесь выступает мощный полевой n-канальный транзистор VT2. Резистор R2 определяет максимальный ток, проходящий через светодиод, а также работает в качестве датчика тока для транзистора VT1 в цепи обратной связи.
Чем больший ток проходит через VT2, тем большее напряжение падает на R2, соответственно VT1 открывается и понижает напряжение на затворе VT2, тем самым уменьшая ток светодиода. Таким образом достигается стабилизация выходного тока.
Питание схемы осуществляется от источника постоянного напряжения 9 — 12 В, ток не менее 500 мА. Входное напряжение должно быть минимум на 1-2 В больше падения напряжения на светодиоде.
Резистор R2 должен рассеивать мощность 1-2 Вт, в зависимости от требуемого тока и питающего напряжения. Транзистор VT2 – n-канальный, рассчитанный на ток не менее 500 мА: IRF530, IRFZ48, IRFZ44N. VT1 – любой маломощный биполярный npn: 2N3904, 2N5088, 2N2222, BC547 и т.д. R1 – мощностью 0.125 — 0.25 Вт сопротивлением 100 кОм.
Ввиду малого количества элементов, сборку можно производить навесным монтажом:
Еще одна простая схема драйвера на основе линейного управляемого стабилизатора напряжения LM317:
Здесь входное напряжение может быть до 35 В. Сопротивление резистора можно рассчитать по формуле:
R=1,2/I
где I – сила тока в амперах.
В этой схеме на LM317 будет рассеиваться значительная мощность при большой разнице между питающим напряжением и падением на светодиоде. Поэтому ее придется разместить на небольшом радиаторе. Резистор также должен быть рассчитан на мощность не менее 2 Вт.
Более наглядно эта схема рассмотрена в следующем видео:
Здесь показано, как подключить мощный светодиод, используя аккумуляторы напряжением около 8 В. При падении напряжения на LED около 6 В разница получается небольшая, и микросхема нагревается несильно, поэтому можно обойтись и без радиатора.
Обратите внимание, что при большой разнице между напряжением питания и падением на LED необходимо ставить микросхему на теплоотвод.
Схема мощного драйвера с входом ШИМ
Ниже показана схема для питания мощных светодиодов:
Драйвер построен на сдвоенном компараторе LM393. Сама схема представляет собой buck-converter, то есть импульсный понижающий преобразователь напряжения.
Особенности драйвера
- Напряжение питания: 5 — 24 В, постоянное;
- Выходной ток: до 1 А, регулируемый;
- Выходная мощность: до 18 Вт;
- Защита от КЗ по выходу;
- Возможность управления яркостью при помощи внешнего ШИМ сигнала (интересно будет почитать, как регулировать яркость светодиодной ленты через диммер).
Принцип действия
Резистор R1 с диодом D1 образуют источник опорного напряжения около 0.7 В, которое дополнительно регулируется переменным резистором VR1. Резисторы R10 и R11 служат датчиками тока для компаратора. Как только напряжение на них превысит опорное, компаратор закроется, закрывая таким образом пару транзисторов Q1 и Q2, а те, в свою очередь, закроют транзистор Q3. Однако индуктор L1 в этот момент стремится возобновить прохождение тока, поэтому ток будет протекать до тех пор, пока напряжение на R10 и R11 не станет меньше опорного, и компаратор снова не откроет транзистор Q3.
Пара Q1 и Q2 выступает в качестве буфера между выходом компаратора и затвором Q3. Это защищает схему от ложных срабатываний из-за наводок на затворе Q3, и стабилизирует ее работу.
Вторая часть компаратора (IC1 2/2) используется для дополнительной регулировки яркости при помощи ШИМ. Для этого управляющий сигнал подается на вход PWM: при подаче логических уровней ТТЛ (+5 и 0 В) схема будет открывать и закрывать Q3. Максимальная частота сигнала на входе PWM — порядка 2 КГц. Также этот вход можно использовать для включения и отключения устройства при помощи пульта ДУ.
D3 представляет собой диод Шоттки, рассчитанный на ток до 1 А. Если не удастся найти именно диод Шоттки, можно использовать импульсный диод, например FR107, но выходная мощность тогда несколько снизится.
Максимальный ток на выходе настраивается подбором R2 и включением или исключением R11. Так можно получить следующие значения:
- 350 мА (LED мощностью 1 Вт): R2=10K, R11 отключен,
- 700 мА (3 Вт): R2=10K, R11 подключен, номинал 1 Ом,
- 1А (5Вт): R2=2,7K, R11 подключен, номинал 1 Ом.
В более узких пределах регулировка производится переменным резистором и ШИМ – сигналом.
Сборка и настройка драйвера
Монтаж компонентов драйвера производится на макетной плате. Сначала устанавливается микросхема LM393, затем самые маленькие компоненты: конденсаторы, резисторы, диоды. Потом ставятся транзисторы, и в последнюю очередь переменный резистор.
Размещать элементы на плате лучше таким образом, чтобы минимизировать расстояние между соединяемыми выводами и использовать как можно меньше проводов в качестве перемычек.
При соединении важно соблюдать полярность подключения диодов и распиновку транзисторов, которую можно найти в техническом описании на эти компоненты. Также диоды можно проверить с помощью мультиметра в режиме измерения сопротивления: в прямом направлении прибор покажет значение порядка 500-600 Ом.
Для питания схемы можно использовать внешний источник постоянного напряжения 5-24 В или аккумуляторы. У батареек 6F22 («крона») и других слишком маленькая емкость, поэтому их применение нецелесообразно при использовании мощных LED.
После сборки нужно подстроить выходной ток. Для этого на выход припаиваются светодиоды, а движок VR1 устанавливается в крайнее нижнее по схеме положение (проверяется мультиметром в режиме «прозвонки»). Далее на вход подаем питающее напряжение, и вращением ручки VR1 добиваемся требуемой яркости свечения.
Список элементов:
Первые две из рассмотренных схем очень просты в изготовлении, но они не обеспечивают защиты от короткого замыкания и обладают довольно низким КПД. Для долговременного использования рекомендуется третья схема на LM393, поскольку она лишена этих недостатков и обладает более широкими возможностями по регулировке выходной мощности.