Pilote 12 volts pour LED. Vous avez des questions sur les LED ? Schéma de principe du pilote

L'utilisation généralisée des LED a conduit à la production en série d'alimentations pour celles-ci. Ces blocs sont appelés pilotes. Leur principale caractéristique est qu'ils sont capables de maintenir de manière stable un courant donné en sortie. En d'autres termes, un pilote pour LED est une source de courant pour les alimenter.

Étant donné que la LED est un élément semi-conducteur, la caractéristique clé qui détermine la luminosité de leur lueur n'est pas la tension, mais le courant. Pour qu'ils fonctionnent pendant le nombre d'heures déclaré, un pilote est nécessaire - il stabilise le courant circulant dans le circuit LED. Il est possible d'utiliser des diodes électroluminescentes de faible puissance sans pilote, auquel cas une résistance joue son rôle.

La couleur des objets uniformément éclairés décrite par trois termes. Luminosité : Décrit une série de nuances de gris entre le noir et le blanc. Un matériau optique avec des irrégularités de surface qui provoque la redirection et la dispersion des rayons lumineux. Une diode électroluminescente est un dispositif semi-conducteur à l'état solide qui convertit l'énergie électrique en lumière. Il ne nécessite pas de chaleur pour émettre de la lumière et n'a donc pas de filament. La structure la plus simple est constituée de deux régions de matériaux semi-conducteurs.

La dispersion de cette énergie produit des photons avec une longueur d'onde dans le spectre visible. Circuit électrique, qui convertit la tension d'entrée en une source de courant ou de tension constante, malgré les fluctuations de la tension d'entrée. La lumière émise par une source lumineuse divisée par l'énergie électrique consommée par cette source est exprimée en lumens par watt. Utilisé pour l'application.

Application

Les pilotes sont utilisés à la fois lorsque la LED est alimentée à partir d'un réseau 220V et à partir de sources courant continu 9-36 V. Les premiers sont utilisés pour l'éclairage des pièces Lampes à DEL et les rubans, ces derniers sont plus courants dans les voitures, les phares de vélo, les lampes portatives, etc.

Principe d'opération

Comme déjà mentionné, le pilote est une source de courant. Ses différences par rapport à une source de tension sont illustrées ci-dessous.

Efficacité de l'enceinte ou de l'appareil d'éclairage. Il se réfère généralement à l'efficacité de conversion énergie électrique dans le monde. Celui-ci est défini comme le flux rayonnant par rapport à l'énergie électrique absorbée. Le flux lumineux est une mesure de la puissance de la lumière adaptée pour refléter les différentes sensibilités de l'œil humain à différentes longueurs d'onde de la lumière.

Le nombre total de lumens émis par une source lumineuse, un système ou une solution. Quantité totale d'énergie lumineuse, mesurée en watts, émise par une source lumineuse dans toutes les longueurs d'onde. L'intensité de la lumière tombant sur une surface. Unité d'éclairage luxueuse.

La source de tension crée une certaine tension à sa sortie, idéalement indépendante de la charge.

Par exemple, si vous connectez une résistance de 40 ohms à une source de 12 V, un courant de 300 mA la traversera.

Si vous connectez deux résistances en parallèle, le courant total sera déjà de 600 mA à la même tension.


C'est une mesure de la couleur d'une source lumineuse par rapport à la couleur d'un corps noir chauffé à une certaine température exprimée en Kelvin. Les lampes à incandescence ont une faible température de couleur et tons jaune-orange; lumière du jour a une température de couleur élevée et apparaît en bleu.

Unité internationale flux lumineux ou la quantité de lumière est égale à la quantité de lumière propagée sur la surface par la source lumineuse lorsque toutes les parties de la surface sont à exactement un mètre de la source lumineuse. Par exemple, une bougie émet environ 12 lumens.

Terme photométrique qui définit la luminosité d'une source lumineuse ou d'une surface éclairée qui réfléchit la lumière. La quantité de lumière qu'un dispositif d'éclairage ou un système d'éclairage émet dans une zone cible ou sur une surface cible, mesurée en luxe.

Le driver maintient un courant donné à sa sortie. La tension peut changer.

Nous connectons également une résistance de 40 ohms au pilote de 300 mA.


Le pilote créera une chute de 12 V à travers la résistance.

Si vous connectez deux résistances en parallèle, le courant sera toujours de 300 mA et la tension chutera à 6 V :

Comment choisir un pilote pour les LED. Façons de connecter la LED

Plusieurs puces semi-conductrices émettent de la lumière. Un modèle mathématique abstrait qui décrit comment les couleurs peuvent être représentées sous forme de groupes de valeurs ou de composants de couleur. Un modèle de couleur attrayant dans lequel le rouge, le vert et le bleu sont combinés dans des proportions variables pour produire une large gamme de couleurs, y compris le blanc.

Le modèle de couleur additif combine le rouge, le vert et le bleu, lumière blanche. Propre propriété du matériau pour chauffer la chaleur. Une partie de la lampe sert à la fixer afin qu'elle soit alimentée en électricité. Il existe plusieurs types et tailles. Souvent utilisé à tort pour l'éclairage comme synonyme de flux lumineux, mesure objective de la puissance apparente émise par une source lumineuse. Le terme est utilisé correctement pour décrire la luminosité d'un écran d'affichage ou de télévision.


Ainsi, le conducteur idéal est capable de fournir la charge courant nominal quelle que soit la chute de tension. Autrement dit, une LED avec une chute de tension de 2 V et un courant de 300 mA brûlera aussi intensément qu'une LED avec une tension de 3 V et un courant de 300 mA.

Terme utilisé pour décrire l'effet du chauffage d'un objet jusqu'à ce qu'il devienne incandescent, le rayonnement et la couleur visible variant avec la température ; il est facile de voir si le métal chaud est considéré comme une forge qui devient rouge puis orange et blanc à mesure que la température augmente.

Terme et symbole utilisés pour désigner une image couleur d'une source lumineuse par rapport à un corps noir théorique. Rayonnement électromagnétique avec une longueur d'onde plus courte que la longueur d'onde de la lumière visible. Unité de mesure de la différence de potentiel entre deux conducteurs chargés électriquement.

Caractéristiques principales

Lors de la sélection, vous devez prendre en compte trois paramètres principaux : la tension de sortie, le courant et la puissance consommée par la charge.

La tension de sortie du driver dépend de plusieurs facteurs :

  • chute de tension aux bornes de la LED ;
  • nombre de LED ;
  • méthode de connexion.

Le courant en sortie du driver est déterminé par les caractéristiques des LED et dépend des paramètres suivants :

Unité de mesure de la quantité d'électricité utilisée par un appareil pendant son fonctionnement. La plupart des lampes ont une consommation électrique indiquée en watts. La puce est contrôlée par 3 broches. De plus, les cartes peuvent être connectées très facilement, ce qui vous permet de contrôler un nombre pratiquement illimité d'appareils. Un exemple de connexion de deux appareils est présenté ci-dessous. C'est le conducteur idéal pour fabriquer des glaçons.

Pour contrôler les LED connectées à 8 prises, vous devez connecter les broches de contrôle à 3 broches au microcontrôleur. Si vous voulez allumer toutes les LED, vous devez écrire ce nombre, qui a tous les 1 bits en binaire. Vous devez faire attention à la numérotation des broches de sortie indiquée dans le schéma ci-dessous. Un exemple de code est présenté ci-dessous.

  • alimentation LED ;
  • luminosité.

La puissance des LED affecte le courant qu'elles consomment, qui peut varier en fonction de la luminosité requise. Le conducteur doit leur fournir ce courant.

La puissance de charge dépend de :

  • puissance de chaque LED ;
  • leur quantité;
  • couleurs.

En général, la consommation d'énergie peut être calculée comme

Figure 3, Figure 4. Il s'agit notamment de la nécessité d'une sécurité de fonctionnement élevée, de l'immunité aux interférences électromagnétiques et du contrôle de la température. La sécurité de marche est une étape universelle dans la technologie automobile et est particulièrement importante dans le cas de l'éclairage extérieur, en fonction de l'état du véhicule. bien règle générale maximiser la sécurité de fonctionnement consiste à minimiser le nombre de composants sur la carte : moins de composants entraînent généralement moins de points d'erreur potentiels, moins de matière à traiter, moins de schéma complexe et des conceptions faciles à réparer et à vendre.

où Pled est la puissance de la LED,

N est le nombre de LED connectées.

La puissance maximale du pilote ne doit pas être inférieure.

Il convient de noter que pour un fonctionnement stable du pilote et pour éviter sa défaillance, une marge de puissance d'au moins 20 à 30% doit être fournie. C'est-à-dire que la relation suivante doit être vérifiée :

où Pmax est la puissance maximale du conducteur.

Outre la puissance et le nombre de LED, la puissance de charge dépend également de leur couleur. Les LED de différentes couleurs ont des chutes de tension différentes à le même courant. Par exemple, la LED rouge XP-E a une chute de tension de 1,9-2,4 V à 350 mA. La puissance moyenne consommée par celui-ci de cette manière est d'environ 750 mW.

Le XP-E vert a une chute de 3,3 à 3,9 V au même courant, et il puissance moyenne sera d'environ 1,25 watts. Autrement dit, un pilote conçu pour 10 watts peut alimenter 12 à 13 LED rouges ou 7 à 8 LED vertes.

Comment choisir un pilote pour les LED. Façons de connecter la LED

Disons qu'il y a 6 LED avec une chute de tension de 2V et un courant de 300mA. Vous pouvez les connecter de différentes manières, et dans chaque cas, vous aurez besoin d'un pilote avec certains paramètres :



Il est inacceptable de connecter 3 LED ou plus en parallèle de cette manière, car trop de courant peut les traverser, à la suite de quoi elles tomberont rapidement en panne.

Veuillez noter que dans tous les cas, la puissance du pilote est de 3,6 W et ne dépend pas de la manière dont la charge est connectée.

Ainsi, il est plus opportun de choisir un pilote pour les LED déjà au stade de l'achat de cette dernière, après avoir préalablement déterminé le schéma de connexion. Si vous achetez d'abord les LED elles-mêmes, puis sélectionnez un pilote pour elles, cela peut être une tâche difficile, car la probabilité que vous trouviez exactement la source d'alimentation qui peut assurer le fonctionnement de ce nombre particulier de LED, inclus dans un particulier régime, est petit.

Sortes

En général, les drivers de LED peuvent être divisés en deux catégories : linéaires et à commutation.

La sortie linéaire est un générateur de courant. Il assure la stabilisation du courant de sortie avec une tension d'entrée instable ; de plus, le réglage s'effectue en douceur, sans créer d'interférences électromagnétiques à haute fréquence. Ils sont simples et bon marché, mais leur faible rendement (inférieur à 80%) limite leur portée aux LED et rubans de faible puissance.


Les impulsions sont des dispositifs qui créent une série d'impulsions de courant haute fréquence à la sortie.


En règle générale, ils fonctionnent sur le principe de la modulation de largeur d'impulsion (PWM), c'est-à-dire que la valeur moyenne du courant de sortie est déterminée par le rapport de la largeur des impulsions à leur période (cette valeur est appelée rapport cyclique).


Le schéma ci-dessus montre le fonctionnement d'un pilote PWM : la fréquence d'impulsion reste constante, mais le rapport cyclique passe de 10 % à 80 %. Ceci conduit à une variation de la valeur moyenne du courant I cp en sortie.

Ces pilotes sont largement utilisés en raison de leur compacité et de leur rendement élevé (environ 95%). Le principal inconvénient est le niveau plus élevé d'interférences électromagnétiques par rapport aux interférences linéaires.

Pilote LED 220V

Pour l'inclusion dans le réseau 220 V, des linéaires et des pulsés sont produits. Il existe des pilotes avec isolation galvanique du réseau et sans elle. Les principaux avantages du premier sont le rendement élevé, la fiabilité et la sécurité.

Sans isolation galvanique, ils sont généralement moins chers, mais moins fiables et nécessitent des précautions lors de la connexion, car il existe un risque de choc électrique.

Chauffeurs chinois

La demande de pilotes LED contribue à leur production de masse en Chine. Ces appareils sont sources d'impulsion courant, généralement 350-700 mA, souvent sans boîtier.


Driver chinois pour led 3w

Leurs principaux avantages sont leur faible prix et la présence d'une isolation galvanique. Les inconvénients sont les suivants :

  • faible fiabilité due à l'utilisation de solutions de circuits bon marché ;
  • manque de protection contre la surchauffe et les fluctuations du réseau;
  • haut niveau interférence radio ;
  • ondulation de sortie élevée ;
  • fragilité.

Durée de vie

En règle générale, la durée de vie du pilote est inférieure à celle de la partie optique - les fabricants donnent une garantie de 30 000 heures de fonctionnement. Cela est dû à des facteurs tels que :

  • instabilité tension secteur;
  • fluctuations de température;
  • niveau d'humidité;
  • charge du conducteur.

Le maillon faible Pilote de LED sont des condensateurs de lissage qui ont tendance à évaporer l'électrolyte, en particulier dans des conditions d'humidité élevée et de tension d'alimentation instable. En conséquence, le niveau d'ondulation à la sortie du pilote augmente, ce qui affecte négativement le fonctionnement des LED.

De plus, le chargement incomplet du pilote affecte la durée de vie. Autrement dit, s'il est conçu pour 150 W et fonctionne à une charge de 70 W, la moitié de sa puissance retourne au réseau, provoquant une surcharge. Cela provoque des coupures de courant fréquentes. Nous vous recommandons de lire à propos.

Circuits de commande (microcircuits) pour LED

De nombreux fabricants produisent des circuits intégrés de pilote spécialisés. Considérons certains d'entre eux.

ON Semiconductor UC3845 est un pilote de commutation avec un courant de sortie jusqu'à 1A. Le circuit de commande pour la LED 10w sur cette puce est illustré ci-dessous.


Supertex HV9910 est un circuit intégré de commande de commutation très courant. Le courant de sortie ne dépasse pas 10 mA, n'a pas d'isolation galvanique.

Un pilote de courant simple sur cette puce est illustré ci-dessous.


Texas Instrument UCC28810. Pilote d'impulsion de réseau, a la capacité d'organiser l'isolation galvanique. Courant de sortie jusqu'à 750 mA.


Une autre puce de cette société, un pilote pour alimenter les LED haute puissance LM3404HV, est décrite dans cette vidéo :

L'appareil fonctionne sur le principe d'un convertisseur résonnant Buck Converter, c'est-à-dire que la fonction de maintien du courant requis est partiellement attribuée au circuit résonant sous la forme d'une bobine L1 et d'une diode Schottky D1 (un schéma typique est présenté ci-dessous) . Il est également possible de régler la fréquence de découpage en sélectionnant la résistance R ON .


Le Maxim MAX16800 est une puce linéaire qui fonctionne à basse tension, vous pouvez donc y construire un pilote de 12 volts. Le courant de sortie est jusqu'à 350 mA, il peut donc être utilisé comme pilote de puissance pour DEL puissante, lampe de poche, etc. Il y a une possibilité de gradation. Un schéma et une structure typiques sont présentés ci-dessous.


Conclusion

Les LED sont beaucoup plus gourmandes en énergie que les autres sources lumineuses. Par exemple, 20 % de surintensité pour Lampe fluorescente n'entraînera pas une grave détérioration des performances, pour les LED, la durée de vie sera réduite plusieurs fois. Par conséquent, vous devez être particulièrement prudent lorsque vous choisissez un pilote pour les LED.

Pour construction Lampes à DEL alimentations - les pilotes sont constamment nécessaires. Avec un volume important, il est tout à fait possible d'organiser vous-même l'assemblage des pilotes, mais le coût de ces pilotes n'est pas si bas, et la fabrication et la soudure de double face cartes de circuits imprimés avec des composants SMD - le processus à la maison est assez laborieux.

J'ai décidé de me débrouiller avec un pilote prêt à l'emploi. Nous avions besoin d'un pilote peu coûteux sans boîtier, de préférence avec la possibilité de régler le courant et la gradation.

Schéma redessiné et légèrement modifié



Caractéristiques sans condensateurs ~ 0.9V et 8.7% (pulsation du flux lumineux)

Le condensateur de sortie devrait réduire de moitié l'ondulation ~ 0,4 V et 4 %

Mais un condensateur de 10uF à l'entrée réduit l'ondulation d'un facteur de 9 ~ 0,1V et 1%, bien que l'ajout de ce condensateur réduise considérablement le PF (facteur de puissance)

Les deux condensateurs rapprochent les caractéristiques d'ondulation de sortie de la plaque signalétique ~ 0,05 V et 0,6 %


Ainsi, les ondulations sont vaincues à l'aide de deux condensateurs de l'ancienne alimentation.

Raffinement n° 2. Réglage du courant de sortie du pilote

Le but principal des pilotes est de maintenir un courant stable sur les LED. Ce pilote produit systématiquement 600 mA.

Parfois, vous souhaitez modifier le pilote actuel. Cela se fait généralement en sélectionnant une résistance ou un condensateur dans le circuit. retour d'information. Comment vont ces chauffeurs ? Et pourquoi y a-t-il trois résistance parallèle faible résistance R4, R5, R6 ?


Tout est correct. Ils peuvent régler le courant de sortie. Apparemment, tous les pilotes de même puissance, mais pour des courants différents, diffèrent précisément par ces résistances et le transformateur de sortie, ce qui donne des tensions différentes.

Si nous retirons soigneusement la résistance de 1,9Ω, nous obtenons un courant de sortie de 430mA en retirant les deux résistances de 300mA.


Vous pouvez également aller dans l'autre sens en soudant une autre résistance en parallèle, mais ce pilote produit des tensions jusqu'à 35V et à courant plus élevé nous aurons un excès de puissance, ce qui peut entraîner une panne du pilote. Mais 700mA est tout à fait possible de sortir.

Ainsi, en choisissant les résistances R4, R5 et R6, vous pouvez réduire le courant de sortie du driver (ou l'augmenter très légèrement) sans changer le nombre de LED dans la chaîne.

Raffinement 3. Gradation

Il y a trois broches étiquetées DIMM sur la carte de pilote, ce qui suggère que ce pilote peut contrôler l'alimentation des LED. La fiche technique du microcircuit parle également de la même chose, bien qu'il n'y ait pas de schémas de gradation typiques. À partir de la fiche technique, vous pouvez obtenir des informations selon lesquelles en appliquant une tension de -0,3 à 6 V à la jambe 7 du microcircuit, vous pouvez obtenir un contrôle de puissance en douceur.

Connexion aux broches DIMM Resistance variable ne mène à rien, de plus, la jambe 7 de la puce du pilote n'est connectée à rien du tout. Donc encore des améliorations.

Nous soudons une résistance de 100K à la jambe 7 du microcircuit


En appliquant maintenant une tension de 0-5V entre la masse et la résistance, on obtient un courant de 60-600mA



Pour réduire le courant de variation minimum, vous devez également réduire la résistance. Malheureusement, rien n'est écrit à ce sujet dans la fiche technique, vous devrez donc sélectionner tous les composants de manière expérimentale. J'ai été personnellement satisfait de la gradation de 60 à 600mA.

Si vous avez besoin d'organiser la gradation sans alimentation externe, vous pouvez alors prendre la tension d'alimentation du pilote ~ 15V (jambe 2 du microcircuit ou de la résistance R7) et l'appliquer selon le schéma suivant.


Et enfin, j'applique le PWM de D3 arduino à l'entrée de gradation.


J'écris un croquis simple qui change le niveau PWM de 0 au maximum et inversement :

#comprendre

void setup()(
pinMode(3, SORTIE);
Série.begin(9600);
analogWrite(3,0);
}

boucle vide() (
pour(int je=0; je< 255; i+=10){
analogWrite(3,i);
retard (500);
}
pour(int je=255; je>=0; je-=10)(
analogWrite(3,i);
retard (500);
}
}

J'obtiens la gradation en utilisant PWM.

La gradation avec PWM augmente l'ondulation de sortie d'environ 10 à 20 % par rapport au contrôle courant continu. L'ondulation maximale est approximativement doublée lorsque le courant du pilote est réglé à la moitié du maximum.

Vérification du conducteur pour un court-circuit

Le conducteur actuel doit répondre correctement à un court-circuit. Mais il vaut mieux vérifier les chinois. Je n'aime pas ce genre de choses. Collez quelque chose sous pression. Mais l'art exige des sacrifices. Nous court-circuitons la sortie du pilote pendant le fonctionnement :

Le conducteur tolère normalement les courts-circuits et rétablit son travail. Il y a une protection contre les courts-circuits.

Résumé

Avantages du conducteur

  • Petites dimensions
  • Faible coût
  • Possibilité de régler le courant
  • Gradable

Les moins

  • Ondulation de sortie élevée (éliminée par l'ajout de condensateurs)
  • L'entrée de gradation doit être soudée
  • Pas assez de documentation normale. Fiche technique incomplète
  • Pendant les travaux, un autre inconvénient a été découvert - des interférences à la radio dans la bande FM. Il est traité en installant le pilote dans un boîtier en aluminium ou un boîtier collé avec du papier d'aluminium ou du ruban d'aluminium
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