LED用の12ボルトドライバー。 LEDについて質問がありますか？ ドライバーの回路図

LEDの普及により、LED用の電源が大量生産されました。 このようなブロックはドライバーと呼ばれます。 それらの主な特徴は、出力で特定の電流を安定して維持できることです。 つまり、LED のドライバーは、LED に電力を供給するための電流源です。

LEDは半導体素子であるため、発光の明るさを決定する重要な特性は電圧ではなく電流です。 それらが宣言された時間数の間動作することが保証されるためには、ドライバーが必要です-それはLED回路を流れる電流を安定させます。 ドライバなしで低電力の発光ダイオードを使用することは可能です。その場合、抵抗器がその役割を果たします。

応用

ドライバは、LED が 220V ネットワークから電力を供給されている場合とソースから電力が供給されている場合の両方で使用されます。 定電圧 9-36 V。最初のものは部屋の照明に使用されます LEDランプリボン、後者は車、自転車のヘッドライト、携帯用ランプなどでより一般的です。

動作原理

すでに述べたように、ドライバは電流源です。 電圧源との違いを以下に示します。

電圧源は、理想的には負荷に関係なく、出力に特定の電圧を生成します。

たとえば、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。

2 つの抵抗を並列に接続すると、合計電流は同じ電圧ですでに 600 mA になります。

ドライバは、その出力で特定の電流を維持します。 電圧が変化する場合があります。

また、40 オームの抵抗を 300 mA ドライバーに接続します。

ドライバは、抵抗の両端に 12V の電圧降下を作成します。

2 つの抵抗を並列に接続すると、電流は 300 mA のままで、電圧は 6 V に低下します。

したがって、理想的なドライバーは負荷を提供できます。 定格電流電圧降下に関係なく。 つまり、電圧降下が 2 V で電流が 300 mA の LED は、電圧が 3 V で電流が 300 mA の LED と同じくらい明るく点灯します。

主な特徴

選択するときは、出力電圧、電流、負荷の消費電力という 3 つの主なパラメータを考慮する必要があります。

ドライバの出力電圧は、いくつかの要因に依存します。

• LED両端の電圧降下;
• LEDの数;
• 接続方法。

ドライバーの出力での電流は、LED の特性によって決定され、次のパラメーターに依存します。

• LED パワー;
• 輝度。

LED の電力は、LED が消費する電流に影響を与えます。これは、必要な明るさによって異なります。 ドライバーは、この電流を提供する必要があります。

負荷電力は以下に依存します。

• 各 LED の電力。
• それらの量;
• 色。

一般に、消費電力は次のように計算できます。

ここで、Pled は LED の電力です。

N は接続された LED の数です。

ドライバーの最大出力はそれ以下であってはなりません。

ドライバーの安定した動作とその故障を防ぐために、少なくとも20〜30％の電力マージンを提供する必要があることを考慮する価値があります。 つまり、次の関係が成り立つ必要があります。

ここで、Pmax はドライバーの最大出力です。

LEDの電力と数に加えて、負荷電力も色によって異なります。 異なる色の LED では、異なる電圧降下があります。 同じ電流. たとえば、XP-E 赤色 LED の電圧降下は 350mA で 1.9 ～ 2.4V です。 この方法で消費される平均電力は約 750 mW です。

緑色の XP-E は、同じ電流で 3.3 ～ 3.9V の電圧降下があり、 平均電力約1.25ワットになります。 つまり、10 ワット用に設計されたドライバーは、12 ～ 13 個の赤色 LED または 7 ～ 8 個の緑色 LED に電力を供給することができます。

LED用ドライバーの選び方。 LEDの接続方法

電圧降下が 2V で電流が 300mA の LED が 6 個あるとします。 それらをさまざまな方法で接続できます。それぞれの場合、特定のパラメーターを持つドライバーが必要になります。

この方法で 3 つ以上の LED を並列に接続することは受け入れられません。この場合、あまりにも多くの電流が流れる可能性があり、その結果、すぐに故障する可能性があります。

すべての場合において、ドライバの電力は 3.6 W であり、負荷の接続方法に依存しないことに注意してください。

したがって、接続スキームを事前に決定してから、すでに後者を購入する段階にあるLED用のドライバーを選択する方が便利です。 最初に LED 自体を購入してからドライバーを選択する場合、特定の LED に含まれるこの特定の数の LED の動作を提供できる電源を正確に見つける可能性が高いため、これは難しい作業になる可能性があります。スキームは、小さいです。

種類

一般に、LED ドライバーは、リニアとスイッチングの 2 つのカテゴリに分けることができます。

リニア出力は電流発生器です。 不安定な入力電圧で出力電流を安定させます。 さらに、高周波電磁干渉を発生させることなく、調整がスムーズに行われます。 それらはシンプルで安価ですが、効率が低い (80% 未満) ため、適用範囲は低電力の LED とストリップに限定されます。

パルスは、出力で一連の高周波電流パルスを生成するデバイスです。

通常、それらはパルス幅変調（PWM）の原理で動作します。つまり、出力電流の平均値は、パルス幅とその周期の比によって決まります（この値はデューティサイクルと呼ばれます）。

上の図は、PWM ドライバーがどのように機能するかを示しています。パルス周波数は一定のままですが、デューティ サイクルは 10% から 80% まで変化します。 これにより、出力での電流 I cp の平均値が変化します。

このようなドライバは、コンパクトで高効率 (約 95%) であるため、広く使用されています。 主な欠点は、線形のものと比較して電磁干渉のレベルが高いことです。

220V LEDドライバー

220 V ネットワークに含めるために、リニアとパルスの両方が生成されます。 ネットワークからのガルバニック絶縁を備えたドライバーと備えていないドライバーがあります。 前者の主な利点は、高効率、信頼性、安全性です。

ガルバニック絶縁がない場合、通常は安価ですが、信頼性が低く、感電の可能性があるため、接続時に注意が必要です。

中国人ドライバー

LEDドライバーの需要は、中国での大量生産に貢献しています。 これらのデバイスは インパルス源電流、通常 350 ～ 700 mA、多くの場合ケースなし。

3w led用中国人ドライバー

それらの主な利点は、低価格とガルバニック絶縁の存在です。 欠点は次のとおりです。

• 安価な回路ソリューションの使用による信頼性の低さ。
• ネットワークの過熱や変動に対する保護の欠如。
• 上級無線干渉;
• 高い出力リップル;
• もろさ。

一生

通常、ドライバーの寿命は光学部品の寿命よりも短く、メーカーは 30,000 時間の動作を保証しています。 これは、次のような要因によるものです。

• 不安定 電源電圧;
• 温度変動;
• 湿度レベル;
• ドライバー負荷。

最も弱いリンク LEDドライバ特に湿度が高く電源電圧が不安定な状況では、電解液が蒸発しやすい平滑コンデンサです。 その結果、ドライバの出力でのリップルのレベルが増加し、LED の動作に悪影響を及ぼします。

また、ドライバの不完全な搭載は寿命に影響を与えます。 つまり、150 W 用に設計されていて、70 W の負荷で動作する場合、電力の半分がネットワークに戻り、過負荷になります。 これにより、頻繁な停電が発生します。 について読むことをお勧めします。

LED用ドライバ回路（マイクロサーキット）

多くのメーカーが特殊なドライバー IC を製造しています。 それらのいくつかを考えてみましょう。

ON Semiconductor UC3845 は、最大 1A の出力電流を備えたスイッチング ドライバです。 このチップの 10w LED のドライバ回路を以下に示します。

Supertex HV9910 は、非常に一般的なスイッチング ドライバ IC です。 出力電流は 10 mA を超えず、ガルバニック絶縁はありません。

このチップの単純な電流ドライバを以下に示します。

テキサス・インスツルメンツ UCC28810。 ネットワーク インパルス ドライバーには、ガルバニック絶縁を構成する機能があります。 出力電流は最大 750 mA です。

この会社の別のチップ、高出力 LED LM3404HV に電力を供給するためのドライバーについては、このビデオで説明されています。

このデバイスは、降圧コンバータ共振コンバータの原理に基づいて動作します。つまり、必要な電流を維持する機能は、コイル L1 とショットキー ダイオード D1 の形で共振回路に部分的に割り当てられます (典型的な図を以下に示します)。 . 抵抗R ON を選択することにより、スイッチング周波数を設定することも可能です。

マキシムの MAX16800 は低電圧で動作するリニア チップであるため、12 ボルトのドライバを構築できます。 出力電流は最大350mAですので、パワードライバーとしてもご使用いただけます。 強力なLED、懐中電灯など 減光の可能性があります。 典型的なスキームと構造を以下に示します。

結論

LED は、他の光源よりもはるかに多くの電力を消費します。 たとえば、20% の過電流 蛍光灯 LEDの場合、性能が大幅に低下することはありませんが、寿命は数倍になります。 したがって、LED 用のドライバを選択するときは特に注意する必要があります。

建設のための LEDランプ電源 - ドライバーは常に必要です。 ボリュームが大きいため、ドライバーの組み立てを自分で手配することはかなり可能ですが、そのようなドライバーのコストはそれほど低くなく、両面の製造とはんだ付け プリント基板 SMDコンポーネントを使用すると、自宅でのプロセスは非常に面倒です。

既製のドライバーで乗り切ることにしました。 ケースのない安価なドライバーが必要でした。できれば、電流と調光を調整できる機能が必要でした。

スキームは再描画され、わずかに変更されました

コンデンサなしの特性～0.9V、8.7%（光束の脈動）

出力コンデンサは、リップルを約 0.4V と 4% 半分にすると予想されます。

ただし、入力に 10uF のコンデンサを追加すると、リップルが 9 ～ 0.1V と 1% 減少しますが、このコンデンサを追加すると PF (力率) が大幅に減少します。

両方のコンデンサは、出力リップル特性を銘板に近づけます ~ 0.05V および 0.6%

そのため、リップルは古い電源からの 2 つのコンデンサの助けを借りて打ち負かされます。

リファインメント No. 2。 ドライバ出力電流設定

ドライバの主な目的は、LED で安定した電流を維持することです。 このドライバは、常に 600mA を出力します。

ドライバ電流を変更したい場合があります。 これは通常、回路内の抵抗またはコンデンサを選択することによって行われます。 フィードバック. これらのドライバーの調子はどうですか？ そして、なぜ3つあるのか 並列抵抗低抵抗R4、R5、R6?

すべてが正しいです。 出力電流を設定できます。 どうやら、同じ電力のすべてのドライバーは、電流が異なるため、これらの抵抗器と出力トランスが正確に異なり、異なる電圧が得られます。

1.9Ωの抵抗を慎重に取り除くと、300mAの抵抗を両方とも取り除くことで430mAの出力電流が得られます。

別の抵抗器を並列にはんだ付けすることで逆の方法も可能ですが、このドライバーは最大 35V の電圧を生成します。 高電流電力が過剰になり、ドライバーの故障につながる可能性があります。 しかし、700mA を絞り出すことはかなり可能です。

したがって、抵抗 R4、R5、および R6 を選択することにより、チェーン内の LED の数を変更することなく、ドライバーの出力電流を減らす (またはわずかに増やす) ことができます。

改良 3. 調光

ドライバー ボードには DIMM というラベルの付いた 3 つのピンがあり、これは、このドライバーが LED の電力を制御できることを示しています。 マイクロ回路のデータシートにも同じことが書かれていますが、典型的な調光方式はありません。 データシートから、マイクロ回路のレッグ 7 に -0.3 ～ 6V の電圧を印加することで、スムーズな電力制御が得られるという情報を得ることができます。

DIMM ピンへの接続 可変抵抗器さらに、ドライバーチップのレッグ7は何にも接続されていません。 それでまた改善。

マイクロ回路のレッグ7に100K抵抗器をはんだ付けします

グランドと抵抗の間に0〜5Vの電圧を印加すると、60〜600mAの電流が得られます

最小調光電流を減らすには、抵抗も減らす必要があります。 残念ながら、データシートにはこれについて何も書かれていないので、すべてのコンポーネントを実験的に選択する必要があります。 個人的には60～600mAの調光で満足でした。

なしで調光を整理する必要がある場合 外部電源、次に、ドライバーの電源電圧〜15V（マイクロ回路のレッグ2または抵抗R7）を取り、次のスキームに従って適用できます。

最後に、D3 arduino からの PWM を調光入力に適用します。

PWM レベルを 0 から最大値に変更する簡単なスケッチを書いています。

＃含む

ボイドセットアップ()(
pinMode(3、出力);
Serial.begin(9600);
analogWrite(3,0);
}

空ループ() (
for(int i=0; i< 255; i+=10){
analogWrite(3,i);
遅延(500);
}
for(int i=255; i>=0; i-=10)(
analogWrite(3,i);
遅延(500);
}
}

PWMを使用して調光します。

PWM による調光は、制御に比べて出力リップルを約 10 ～ 20% 増加させます。 直流. ドライバ電流を最大値の半分に設定すると、最大リップルは約 2 倍になります。

ドライバの短絡をチェックする

電流ドライバは、短絡に正しく応答する必要があります。 ただし、中国語を確認することをお勧めします。 私はそのようなことが好きではありません。 圧力をかけた状態で何かを貼り付けます。 しかし、芸術には犠牲が必要です。 動作中にドライバーの出力を短絡します。

ドライバーは通常、短絡を許容し、その作業を復元します。 短絡保護があります。

まとめ

ドライバーの利点

• 小さな寸法
• 低価格
• 電流を調整する可能性
• 調光可能

マイナス

• 高い出力リップル (コンデンサを追加することで解消)
• 調光入力ははんだ付けする必要があります
• 通常のドキュメントが不十分です。 不完全なデータシート
• 作業中に、別のマイナスが発見されました-FM帯域のラジオへの干渉。 ドライバーをアルミケースに入れるか、ケースにホイルやアルミテープを貼り付けて処理します。