Гибкий.ру Основные производители бп
Теоретически
БП
должен поставляться вместе с осветительным прибором. На практике такое
встречается не всегда, Если БП в комплектацию не включен, нужно покупать
изделия компаний, специализирующихся на этой продукции (Трион,
Аргос-Электрон, Meanwell и др.).
Компания
«Трион» на
рынке с 2021 года, занимает третье место по стране по объемам производства,
продано 1, 5 млн модулей, отказов всего 0,2%. Производство БП для светодиодных
осветительных приборов в этой компании является один из основных видов
деятельности.
Аргос-Электрон
из
Санкт-Петербурга на рынке с 2008 года. Это один из ведущих производителей
комплектующих для систем освещения со светодиодными источниками света. Аргос-Электрон
выпускает драйверы для промышленных, уличных и офисных светильников, приборы
освещения для ЖХК. Готовая продукция тестируется с имитаторами светодиодов, в
термошкафах и термокамерах.
Компания Meanwell Основа в 1982 году, поставляет импульсные блоки питания. Предлагает примерно 5 тыс. стандартных
моделей для автоматизации светодиодного освещения. Продукция подвергается
жесткому контролю на всех этапах производства, начиная от разработки проекта и
отбора компонентов.
Под брендом Helvar
предлагаются изолированные и незаизолированные импульсные блоки питания,
управляемые и неуправляемые драйверы. Широкий ассортимент позволяется создавать
простые локальные и масштабные светодиодные системы освещения.
Компания Vossloh-Schwabe
(подразделения Panasonic Group) производит блоки питания, драйверы, системы
управления для светильников и лент, устанавливаемых в помещениях и на улице.
Оборудование поставляется укомплектованным. На производстве используется
современное оборудование и передовые технологии.
1. Подключение блока питания
Плюсовой и минусовой выходные контакты БП соединяются с соответствующими контактами ленты. Обычно при помощи клеммных разъемов удлиняются проводники, выходящие с ленты, или к ним припаивается длинный кабель.
Можно последовательно соединять несколько отдельных отрезков, если итоговая длина не превышает 5 метров. Превышение недопустимо, поскольку из-за падения напряжения наблюдается неравномерность яркости свечения на конечных участках. А увеличение тока в цепи вызывает перегрев и перегорание токоведущих дорожек на печатной плате. В итоге – выход из строя всей системы.
Если планируется шлейф свыше пяти метров, то используется параллельное подключение светодиодной ленты к блоку питания.
При установке мощной и длинной ленты зачастую недостаточно одного блока электропитания. Если более мощный БП не подходит для проекта (не устраивает его громоздкость), то можно реализовать схему с 2 и более источниками питания. Их размещают либо в одном месте (к примеру в электрощите), либо непосредственно возле фрагментов ленты.
Способы подключения светодиодной ленты для дома
Хотим добавить еще несколько способов подключения и их реализации на основе нашего опыта. Во всех вариантах оптимально использовать схему подключения светодиодной ленты с выключателем.
- Блок питания монтируется в специальном лючке или щите. К нему протягиваются провода от каждой бобины ленты. Основное применение при создании протяженных шлейфов до 50 метров (10 катушек).
- От БП прокладывается электрический кабель. От него к фрагментам ленты монтируются проводники. Этот способ целесообразен для проекта с большим числов коротких участков.
- Устанавливаются независимые источники электропитания для каждого отрезка гибкой печатной платы. 220 вольт подаются на них параллельно. Способ применим когда не предусмотрено место под БП, и они выносятся непосредственно на монтажный участок.
2. Блок питания
Блок питания осуществляет преобразование переменного напряжения сети в стабилизированное DC 12В или 24В. На устройстве имеются: вход, куда подаются 220В (фаза, ноль) и выход с плюсовым и минусовым контактом для подсоединения ленты или контроллера (диммера).
В БП открытого типа для подсоединения внешних линий используются клеммы с винтами, а в герметичных закрытого типа – разъемные соединители или провода. Рабочий ток ленты задается токоограничивающими резисторами на ее плате. Открытые БП, имеющие мощность свыше 250 ватт выпускаются с кулером.
На фото мы видим блок питания открытого типа. Сетевой кабель 220 вольт подключается на клеммную колодку так:
Подключение светодиодной ленты к блоку питания выполняется на клеммы « V» и «–V».
Ниже показаны закрытые БП, в которых вместо контактных колодок выведены провода. Маркировка указана на корпусах приборов.
Безопасность
На самих светильниках для этой цели применяют качественные изоляционные материалы, обязательно на устройствах, работающих с напряжением 220 (230)В, предусматривают заземляющие контакты.
При выборе драйверов основной вопрос безопасности – вид схемы. Большинство источников выполняют по 2 основным схемам – с непосредственной связью и с гальванической развязкой.
В типовой схеме с непосредственной связью (размещена в нижней части рисунка) светодиоды светильника соединены электрически с точками высокого потенциала (фазой питающей сети). Соответственно, при пробоях изоляции сетевое напряжение может попасть на корпус светильника.
Соответственно, использовать такие схемы (их разновидностей достаточно много) можно только там, где случайный контакт человека с токопроводящими элементами конструкции исключен и с обязательным защитным заземлением.
Схемы с гальванической развязкой (в верхней части рисунка) полностью изолируют нагрузку (светильник) от питающей сети. Для этой цели служит импульсный трансформатор. Попадание высокого напряжения на элементы конструкции возможно только при пробоях между первичной и вторичной обмотками.
https://www.youtube.com/watch?v=FiGOY4cBIWY
Производители зачастую используют для изготовления этих узлов Ш-образные сердечники, а высоковольтную и низковольтную части разносят либо на разные стержни, либо в разные секции каркаса, надежно разделенные диэлектриком. В этом случае наличие опасного потенциала на корпусе светильника практически исключено.
Такие схемы, несмотря на более высокую стоимость, обеспечивают высокий уровень безопасности. Рекомендуется использовать их, когда вероятен случайный контакт человека с корпусом осветительного прибора.
Классификация
Проблема рядового
потребителя связана с запутанностью терминологии. Блоком питания называется
источник, предназначенный для подключения любого радриоэлектроного
оборудования, выдающий определенный уровень напряжения и тока.
Для большинства светодиодов требуется 4 В, при последовательном соединение максимальное количество 15 элементов, что соответствует напряжению 60 В. В российской сети 220 В, поэтому блок питания включается в систему обязательно.
Обозначать БП словом «драйвер» неверно, так как этот вид оборудования обеспечивает только стабильность тока (существуют модели, обеспечивающие диммирование). Драйвером можно назвать устройство, которое обеспечивает питание при подключении к сети 12 В или 24 В. Если осветительный прибор необходимо подключить к 220 В, требуется блок питания.
Исторически устройство, обеспечивающее
параметры питания электроприбора, называется балластом (ПРА). При переходе на
светодиодное освещение термин не стали менять. То же относится к термину «электронный
трансформатор». Это устройство снижает напряжение и повышает частоты, запитать
от него можно гирлянду или похожий на нее источник света.
БП может размещаться в корпусе или
отдельно от осветительного прибора, включаться в комплект поставки или приобретаться отдельно.
По конструкции эти приборы делятся на 2
большие группы:
- изолированные;
- неизолированные.
У изолированного БП отсутствует
гальваническая связь между входом и выходом, что повышает уровень безопасности
во время эксплуатации благодаря невысокому уровню напряжения на выходе. Этот
вид блоков питания производится на основе трансформатора, первичная обмотка
которого подключается к сети.
В неизолированных БП между
входом и выходом есть гальваническая связь. На выходе напряжение не превышает
60 В, но показатель между землей и одной из линий выхода может достигать
значения сетевого напряжения. Это оборудование компактное и сравнительно
дешевое, но с низким КПД.
Внимание! Единственное изделие, в которое нельзя встроить заизолированный БП – лампаретрофит.
Исходя из вышеизложенного, источники
питания для светодиодов можно разделить на 3 группы;
- трансформаторные;
- импульсные;
- драйверы.
Первые два
типа предназначены для выработки постоянного напряжения, которое остается
стабильным независимо от колебаний сети и изменения тока.
Трансформаторный БП
состоит из:
- трансформатора;
- выпрямителя;
- фильтра;
- стабилизатора.
Такой прибор просто установить, он хорошо переносит режим холостого хода, но не терпит перегрузок, имеет большой вес и низкий КПД.
Импульсный БП меньше по размерам и легче
благодаря работе с более высокими импульсами, но плохо переносит холостой ход и
перегрузки.
Функция драйвера – выровнять уже стабилизированный электроток. Он состоит из дросселя, транзисторного ключа и схемы, управляющей ключом. Драйвер работает с частотами 30-50 Гц, контролирует ток, поступающий на светодиоды, регулирует вольтаж. Качественное оборудование этого типа имеет встроенный каскад для подавления гармотик, искажающих ток сети.
Внимание! Светодиодной ленте драйвер не нужен, так как на ней имеются резисторы.
Параллельное подключение
Если от БП с напряжением, например, 5 В, необходимо зажечь несколько светодиодов, то их придется соединить между собой параллельно. При этом последовательно с каждым светодиодом нужно поставить резистор. 
Формулы для расчёта токов и напряжений примут следующий вид:
Таким образом, сумма токов в каждой ветви не должна превышать максимально допустимый ток БП. При параллельном подключении однотипных светодиодов достаточно рассчитать параметры одного резистора, а остальные – будут такого же номинала.
Все правила последовательного и параллельного подключения, наглядные примеры, а также информацию о том, как нельзя включать светодиоды, можно найти в данной статье.
Подключение светодиодов типа cob
Аббревиатура COB – это первые буквы английского словосочетания chip-on-board. По-русски это будет – элемент или кристалл на плате.
Кристаллы клеят или паяют на теплопроводящую подложку из сапфира или кремния. После проверки правильности электрических соединений, кристаллы заливают желтым люминофором.
Светодиоды типа COB – это матричные конструкции, состоящие из десятков или сотен кристаллов, которые соединены группами с комбинированным включением полупроводниковых p-n-переходов. Группы – это последовательные цепочки светодиодов, количество которых соответствует напряжению питания светодиодной матрицы. Например, при 9 В это 3 кристалла, 12 В – 4.
Цепочки с последовательным включением соединяют параллельно. Таким образом набирают требуемую мощность матрицы. Кристаллы синего свечения заливают желтым люминофором. Он переизлучает синий свет в желтый, получая белый.
Качество света, т. е. цветопередачу регулируют в процессе производства составом люминофора. Одно- и двухкомпонентный люминофор дает невысокое качество, т. к. имеет в спектре 2-3 линии излучения. Трех- и пятикомпонентный – вполне приемлемую цветопередачу. Она может быть до 85-90 Ra и даже выше.
Подключение этого вида излучателей света не вызывает проблем. Их включают как обычный мощный светодиод, питаемый источником тока стандартного номинала. Например, 150, 300, 700 мА. Производитель СОВ-матриц рекомендует выбирать источники тока с запасом. Он поможет при запуске светильника с COB-матрицей в эксплуатацию.
Последовательное
Такой вариант можно использовать, когда в распоряжении есть несколько однотипных устройств с входным рабочим напряжением меньше напряжения сети.
Так, если есть светильники с драйверами 12 В, можно последовательно собрать 20 шт., чтобы распределить входное напряжение между девайсами, как показано на рисунке.
Вариант работоспособный, но имеет несколько существенных недостатков:
- Целое число устройств не позволяет точно подобрать количество приборов под входное напряжение. Небольшое отклонение можно получить только при значительной разнице между напряжениями сети и входным драйвером, т.е. при относительно большом числе последовательно включенных устройств. Так, при сборке из 20 светильников с драйверами 12 В, требуемое напряжение 240В, при сетевом 220(230В) отклонение составляет менее 10% и устройства сохраняют работоспособность. При небольшой разнице (гипотетический вариант – 3 светильника с драйверами на 90 В) напряжение распределится по 73 В на каждый вход. Отклонение от номинала больше допустимого (почти 20%) и корректная работа устройств не гарантирована.
- Для равномерного распределения напряжения необходимо подбирать устройства с идентичными входными характеристиками (в частности, сопротивлением). В противном случае возможен существенный перекос, некоторые устройства не получат необходимого питающего напряжения, а на других оно будет превышать номинальное значение. Решить проблему помогут внешние выравнивающие устройства, например, резистивно-емкостный делитель.
- Отказ одного из драйверов автоматически разрывает всю цепь.
- Большинство приборов (как драйверов, так и светильников) находятся под плавающим потенциалом, что может представлять серьезную опасность.
- Наблюдается существенное влияние входных цепей драйверов друг на друга.
Этих аргументов вполне достаточно, чтобы отказаться от такого варианта использования осветительного оборудования.
Последовательное подключение
Собрать рабочую схему на одном светодиоде – несложно. Другое дело, когда их несколько. Как правильно подключить 2, 3 … N светодиодов? Для этого нужно научиться рассчитывать более сложные схемы включения. Схема последовательного подключения представляет собой цепь из нескольких светодиодов, в которой катод первого светодиода соединен с анодом второго, катод второго с анодом третьего и так далее. 
Через все элементы схемы течёт ток одинаковой величины:
Исходя из этого, можно сделать выводы:
- объединять в последовательную цепь целесообразно только светодиоды с одинаковым рабочим током;
- при выходе из строя одного светодиода произойдёт обрыв цепи;
- количество светодиодов ограничено напряжением БП.
Распиновка светодиода
Прежде чем перейти к рассмотрению вопроса о правильном подключении светодиода, необходимо научиться определять его полярность. Чаще всего индикаторные светодиоды имеют два вывода: анод и катод. Гораздо реже в корпусе диаметром 5 мм встречаются экземпляры, имеющие 3 или 4 вывода для подключения. Но и с их распиновкой разобраться тоже несложно. 
Всего существует 3 надёжных способа определения полярности: визуальный, с помощью мультиметра и путём подключения к источнику напряжения. Каждый из них по-своему уникален и интересен, в связи с чем данная тема вынесена в отдельную статью: «Где плюс, а где минус?»
SMD-светодиоды могут иметь 4 вывода (2 анода и 2 катода), что обусловлено технологией их производства. Третий и четвёртый выводы могут быть электрически незадействованными, но использоваться в качестве дополнительного теплоотвода.
Приведенное расположение выводов не является стандартом. Для вычисления полярности лучше сначала заглянуть в datasheet, а затем подтвердить увиденное мультиметром. Визуально определить полярность SMD-светодиода с двумя выводами можно по срезу. Срез (ключ) в одном из углов корпуса всегда расположен ближе к катоду (минусу).
Расчёт ограничительного резистора
Взглянув на вольт-амперную характеристику светодиода, становится понятно: насколько важно не ошибиться при расчёте ограничительного резистора. 
Даже небольшой рост номинального тока приведёт к перегреву кристалла и, как следствие, к снижению рабочего ресурса. Выбор резистора производят по двум параметрам: сопротивлению и мощности. Сопротивление рассчитывают по формуле:
- U – напряжение питания, В;
- ULED – прямое падение напряжения на светодиоде (паспортное значение), В;
- I – номинальный ток (паспортное значение), А.
Полученный результат следует округлить до ближайшего номинала из ряда Е24 в большую сторону, а затем рассчитать мощность, которую должен будет рассеивать резистор: 
R – сопротивление резистора, принятого к установке, Ом.
Более подробную информацию о расчётах с практическими примерами можно получить в статье о расчете резистора для светодиода. А тот, кто не желает погружаться в нюансы, может быстро рассчитать параметры резистора с помощью онлайн-калькулятора.
Собрать своими руками
Своими руками можно сделать не только Лед светильник, но и простой блок
питания для него (не импульсный). Схема может быть трансформаторная и бестрансформаторная
(вторая проще). Требуется диодный мост, резисторы и конденсаторы.
Первым устанавливается конденсатор,
ограничивающий переменный электроток. Правильно подобранная емкость – гарантия того, что на
светодиоды будет подаваться требуемая сила тока. Напряжение этого элемента от
300 В.
Важно! Электролитический конденсатор для БП не подходит.
Параллельно подключается резистор-шунт с
сопротивлением, достаточным для разряжения конденсатора в момент отключения
светильника. Мощность большого значения не имеет.
Следующий элемент – диодный мост,
превращающий переменный ток в постоянный. Можно купить сборку или спаять
несколько диодов с подходящими для схемы характеристиками. Сила тока должна
быть больше той, которая протекает по светильнику, обратное напряжение от 300
В.
После моста электроток постоянный, но
скачкообразный. Ситуацию может улучшить сглаживающий конденсатор на 300-400 В с
емкостью от 10 микрофарад. Для шунтирования к нему подключается резистор.
Такой БП подходит для последовательного
подключения до 75-и ярких светодиодов с напряжением 3,5 В и током 20 мА.
Яркость свечения меняется с изменением емкости первого конденсатора.
Эта схема недостаточно безопасна, так как при попадании влаги светильник может бить током.
Если использовать трансформатор, то его
мощность должна быть в полтора раза больше мощности светильника. На выходе
должно быть 12-20 В. После трансформатора включается фильтрующая емкость и стабилизатор
на основе микросхемы 7812, обеспечивающей на выходе ток до 1,5 А.
Хорошие и плохие схемы включения светодиодов » сайт для электриков – статьи, советы, примеры, схемы
В предыдущих статьях были описаны различные вопросы подключения светодиодов. Но в одной статье всего не написать, поэтому придется эту тему продолжить. Здесь речь пойдет о различных способах включения светодиодов.
Как было сказано в упомянутых статьях, светодиод является прибором токовым, т.е. ток через него должен быть ограничен с помощью резистора. Как рассчитать этот резистор, было уже рассказано, повторяться здесь не будем, но формулу, на всякий случай, приведем еще раз.
Рисунок 1.
Здесь Uпит. – напряжение питания, Uпад. – падение напряжение на светодиоде, R – сопротивление ограничивающего резистора, I – ток через светодиод.
Однако, несмотря на всю теорию, китайская промышленность выпускает всевозможные сувениры, брелоки, зажигалки, в которых светодиод включен без ограничительного резистора: просто две-три дисковых батарейки и один светодиод. В этом случае ток ограничивается внутренним сопротивлением батареи, мощности которой просто не хватает, чтобы спалить светодиод.
Но тут, кроме перегорания, есть и еще одно неприятное свойство – деградация светодиодов, более всего присущее светодиодам белого и синего цветов: через некоторое время яркость свечения становится совсем незначительной, хотя ток через светодиод протекает вполне достаточный, на уровне номинального.
Нельзя сказать, что не светит вовсе, свечение еле заметно, но это уже не фонарик. Если при номинальном токе деградация происходит не ранее, чем через год непрерывного свечения, то при завышенном токе дождаться этого явления можно через полчаса. Такое включение светодиода следует назвать плохим.
Подобную схему можно объяснить лишь стремлением сэкономить на одном резисторе, припое, и трудозатратах, что при массовых масштабах производства, видимо, оправдано. Кроме того, зажигалка или брелок вещь одноразовая, копеечная: кончился газ или села батарейка – сувенир просто выкинули.
Рисунок 2. Схема плохая, но применяется достаточно часто.
Очень интересные вещи получаются (конечно, случайно), если по такой схеме подключить светодиод к блоку питания с выходным напряжением 12В и током не менее 3А: происходит ослепительная вспышка, раздается достаточно громкий хлопок, дымок, и остается удушливый запах. Так и вспоминается вот такая притча: «Можно ли посмотреть на Солнце в телескоп? Да, но только два раза. Один раз левым глазом, другой правым». Кстати, подключение светодиода без ограничительного резистора наиболее распространенная ошибка у начинающих, и о ней хотелось бы предупредить.
Чтобы исправить это положение, продлить срок службы светодиода, схему следовало бы чуточку изменить.
Рисунок 3. Хорошая схема, правильная.
Именно такую схему следует считать хорошей или правильной. Чтобы проверить, правильно ли указан номинал резистора R1, можно воспользоваться формулой, показанной на рисунке 1. Будем считать, что падение напряжения на светодиоде 2В, ток 20мА, напряжение питания 3В обусловлено применением двух пальчиковых батареек.
А вообще не надо стремиться ограничить ток на уровне предельно допустимых 20мА, можно запитать светодиод меньшим током, ну, хотя бы, миллиампер 15…18. При этом произойдет совсем незначительное уменьшение яркости, который глаз человека, в силу особенностей устройства, не заметит совсем, а вот срок службы светодиода намного увеличится.
Еще один пример плохого включения светодиодов можно встретить в различных фонариках, уже более мощных, нежели брелоки и зажигалки. В этом случае некоторое количество светодиодов, иногда достаточно большое, просто включено параллельно, и тоже без ограничительного резистора, в роли которого опять же выступает внутреннее сопротивление батареи. Такие фонарики достаточно часто попадают в ремонт именно по причине выгорания светодиодов.
Рисунок 4. Совсем плохая схема включения.
Казалось бы, исправить положение может схема, показанная на рисунке 5. Всего один резистор, и дело, казалось бы, пошло на поправку.
Рисунок 5. Так уже немного лучше.
Но и такое включение поможет мало. Дело в том, что в природе просто не найти двух одинаковых полупроводниковых приборов. Именно поэтому, например, транзисторы одного типа имеют различный коэффициент усиления, даже если они из одной производственной партии. Тиристоры и симисторы тоже бывают разные. Некоторые открываются легко, а другие настолько тяжко, что от их применения приходится отказаться. То же можно сказать и о светодиодах – двух абсолютно одинаковых, тем более трех или целой кучи, найти просто невозможно.
Замечание на тему. В DataSheet на светодиодную сборку SMD-5050 (три независимых светодиода в одном корпусе) включение, показанное на рисунке 5, не рекомендуется. Мол, из-за разброса параметров отдельных светодиодов, может быть заметна разница в их свечении. А казалось бы, в одном корпусе!
Никакого коэффициента усиления у светодиодов, конечно же, нет, зато есть такой важный параметр, как прямое падение напряжения. И если даже светодиоды взяты из одной технологической партии, из одной упаковки, то двух одинаковых в ней просто не будет. Поэтому ток у всех светодиодов будет разный. Тот светодиод, у которого ток будет больше всех, и рано или поздно превысит номинальный, сгорит раньше всех.
В связи с этим прискорбным событием весь возможный ток пойдет через два оставшихся в живых светодиода, естественно, превышая номинальный. Ведь резистор-то рассчитывался «на троих», на три светодиода. Повышенный ток вызовет и повышенный нагрев кристаллов светодиодов, и тот, который окажется «слабее», тоже сгорает. Последнему светодиоду также не остается ничего иного, как последовать примеру своих товарищей. Такая вот цепная реакция получается.
В данном случае под словом «сгорит» подразумевается просто разрыв цепи. Но может произойти, что в одном из светодиодов получится элементарно короткое замыкание, шунтирующее остальные два светодиода. Естественно, что они обязательно погаснут, хотя и останутся в живых. Резистор при такой неисправности будет усиленно греться и в конце концов, может быть, сгорит.
Чтобы такого не произошло, схему надо немного изменить: для каждого светодиода установить свой резистор, что и показано на рисунке 6.
Рисунок 6. А вот так светодиоды прослужат очень долго.
Здесь все, как требуется, все по правилам схемотехники: ток каждого светодиода будет ограничен своим резистором. В такой схеме токи через светодиоды не зависят друг от друга.
Но и это включение не вызывает особого восторга, поскольку количество резисторов равно количеству светодиодов. А хотелось бы, чтобы светодиодов было побольше, а резисторов поменьше. Как же быть?
Выход из этого положения достаточно простой. Каждый светодиод надо заменить цепочкой последовательно включенных светодиодов, как показано на рисунке 7.
Рисунок 7. Параллельное включение гирлянд.
Платой за такое усовершенствование будет увеличение напряжения питания. Если для одного светодиода достаточно всего трех вольт, то даже два светодиода, включенных последовательно, от такого напряжения уже не зажечь. Так какое же напряжение понадобится для включения гирлянды из светодиодов? Или по-другому, сколько светодиодов можно подключить к источнику питания с напряжением, например, 12В?
Замечание. Под названием «гирлянда» здесь и далее следует понимать не только елочное украшение, но также любой осветительный светодиодный прибор, в котором светодиоды соединены последовательно или параллельно. Главное, что светодиод не один. Гирлянда, она и в Африке гирлянда!
Чтобы получить ответ на этот вопрос, достаточно напряжение питания просто разделить на падение напряжения на светодиоде. В большинстве случаев при расчетах это напряжение принимается 2В. Тогда получается 12/2=6. Но не надо забывать, что какая-то часть напряжения должна остаться для гасящего резистора, хотя бы вольта 2.
Получается, что на светодиоды остается только 10В, и количество светодиодов станет 10/2=5. При таком положении дел, чтобы получить ток 20мА, ограничительный резистор должен иметь номинал 2В/20мА=100Ом. Мощность резистора при этом составит P=U*I=2В*20мА=40мВт.
Такой расчет вполне справедлив, если прямое напряжение светодиодов в гирлянде, как было указано, 2В. Именно это значение часто принимается при расчетах, как некоторое среднее. Но на самом деле это напряжение зависит от типа светодиодов, от цвета свечения. Поэтому при расчетах гирлянд следует ориентироваться на тип светодиодов. Падения напряжения для светодиодов разных типов приведены в таблице, показанной на рисунке 8.
Рисунок 8. Падение напряжения на светодиодах разных цветов.
Таким образом, при напряжении источника питания 12В, за вычетом падения напряжения на токоограничивающем резисторе, всего можно подключить 10/3,7=2,7027 белых светодиодов. Но кусочек от светодиода не отрежешь, поэтому подключить возможно только два светодиода. Такой результат получается если из таблицы взять максимальное значение падения напряжения.
Если же в расчет подставить 3В, то совершенно очевидно, что подключить возможно три светодиода. При этом каждый раз придется кропотливо пересчитывать сопротивление ограничительного резистора. Если реальные светодиоды окажутся с падением напряжения 3,7В, а может выше, три светодиода могут и не зажечься. Так что лучше остановиться на двух.
Принципиально не важно, какого цвета будут светодиоды, просто при расчете придется учитывать разные падения напряжений в зависимости от цвета свечения светодиода. Главное, чтобы они были рассчитаны на один ток. Нельзя собрать последовательную гирлянду из светодиодов, часть которых с током 20мА, а другая часть из 10-ти миллиамперных.
Понятно, что при токе 20мА светодиоды с номинальным током 10мА попросту сгорят. Если же ограничить ток на уровне 10мА, то 20-ти миллиамперные засветятся недостаточно ярко, примерно как в выключателе со светодиодом: ночью видно, днем нет.
Чтобы облегчить себе жизнь, радиолюбители разрабатывают различные программы-калькуляторы, облегчающие всевозможные рутинные расчеты. Например, программы для расчета индуктивностей, фильтров различного типа, стабилизаторов тока. Есть такая программа и для расчета светодиодных гирлянд. Скриншот такой программы приведен на рисунке 9.
Рисунок 9. Скриншот программы «Расчет_сопротивления_резистора__Ledz_».
Программа работает без установки в системе, просто ее надо скачать и пользоваться. Все настолько просто и понятно, что никаких пояснений к скриншоту совсем не требуется. Естественно, что все светодиоды должны быть одного цвета и с одинаковым током.
Смотрите также из ранее опубликованного на сайте: Как подключить светодиод к осветительной сети
Ограничительные резисторы это, конечно, хорошо. Но только тогда, когда известно, что вот эта гирлянда будет питаться от стабилизированного источника постоянного напряжения 12В, и ток через светодиоды не превысит расчетного значения. А как быть, если просто нет источника с напряжением 12В?
Такая ситуация может возникнуть, например, в грузовом автомобиле с напряжением бортовой сети 24В. Выйти из такой кризисной ситуации поможет стабилизатор тока, например, «SSC0018 – Регулируемый стабилизатор тока 20..600мА». Его внешний вид показан на рисунке 10. Такое устройство можно купить в интернет-магазинах. Цена вопроса 140…300 рублей: все зависит от фантазии и наглости продавца.
Рисунок 10. Регулируемый стабилизатор тока SSC0018
Технические характеристики стабилизатора показаны на рисунке 11.
Рисунок 11. Технические характеристики стабилизатора тока SSC0018
Изначально стабилизатор тока SSC0018 был разработан для применения в светодиодных светильниках, но может также применяться для зарядки малогабаритных аккумуляторов. Пользоваться устройством SSC0018 достаточно просто.
Сопротивление нагрузки на выходе стабилизатора тока может быть нулевым, попросту можно замкнуть накоротко выходные клеммы. Ведь стабилизаторы и источники тока не боятся коротких замыканий. При этом ток на выходе будет номинальным. Уж если установили 20мА, то столько и будет.
Из сказанного можно сделать вывод, что к выходу стабилизатора тока можно «напрямую» подключить миллиамперметр постоянного тока. Начинать такое подключение следует с самого большого предела измерений, ведь какой там отрегулирован ток никому не известно. Далее простым вращением подстроечного резистора установить требуемый ток. При этом, конечно, не забыть подключить стабилизатор тока SSC0018 к блоку питания. На рисунке 12 показана схема включения SSC0018 для питания светодиодов, соединенных параллельно.
Рисунок 12. Подключение для питания светодиодов, соединенных параллельно
Здесь все понятно из схемы. Для четырех светодиодов с током потребления 20мА на каждый на выходе стабилизатора надо выставить ток 80мА. При этом на входе стабилизатора SSC0018 потребуется напряжение чуть большее, чем падение напряжения на одном светодиоде, о чем было сказано выше. Конечно, подойдет и большее напряжение, но это приведет только к дополнительному нагреву микросхемы стабилизатора.
Замечание. Если для ограничения тока с помощью резистора напряжение источника питания должно превышать общее напряжение на светодиодах незначительно, всего вольта на два, то для нормальной работы стабилизатора тока SSC0018 это превышение должно быть несколько выше. Никак не меньше, чем 3…4В, иначе попросту не откроется регулирующий элемент стабилизатора.
На рисунке 13 показано подключение стабилизатора SSC0018 при использовании гирлянды из нескольких последовательно соединенных светодиодов.
Рисунок 13. Питание последовательной гирлянды через стабилизатор SSC0018
Рисунок взят из технической документации, поэтому попробуем рассчитать количество светодиодов в гирлянде и постоянное напряжение, потребное от блока питания.
Указанный на схеме ток, 350мА, позволяет сделать вывод, что гирлянда собрана из мощных белых светодиодов, ведь как было сказано чуть выше, основное назначение стабилизатора SSC0018 это источники освещения. Падение напряжения на белом светодиоде находится в пределах 3…3,7В. Для расчета следует взять максимальное значение 3,7В.
Максимальное входное напряжение стабилизатора SSC0018 составляет 50В. Вычитаем из этого значения 5В, необходимых для работы самого стабилизатора, остается 45В. Этим напряжением можно «засветить» 45/3,7=12,1621621… светодиодов. Очевидно, что это надо округлить до 12.
Количество светодиодов может быть и меньше. Тогда входное напряжение придется уменьшить (при этом выходной ток не изменится, так и останется 350мА как был отрегулирован), зачем на 3 светодиода, пусть даже мощных, подавать 50В? Такое издевательство может закончиться плачевно, ведь мощные светодиоды отнюдь недешевы. Какое потребуется напряжение для подключения трех мощных светодиодов желающие, а они всегда найдутся, могут посчитать сами.
Регулируемый стабилизатор тока SSC0018 устройство достаточно хорошее. Но весь вопрос в том, всегда ли оно нужно? Да и цена девайса несколько смущает. Каков же может быть выход из создавшегося положения? Все очень просто. Прекрасный стабилизатор тока получается из интегральных стабилизаторов напряжения, например, серии 78XX или LM317.
Для создания такого стабилизатора тока на базе стабилизатора напряжения потребуется всего 2 детали. Собственно сам стабилизатор и один единственный резистор, сопротивление и мощность которого поможет рассчитать программа StabDesign, скриншот которой показан на рисунке 14.
Рисунок14. Расчет стабилизатора тока с помощью программы StabDesign.
Особых пояснений программа не требует. В выпадающем меню Type выбирается тип стабилизатора, в строке Iн задается требуемый ток и нажимается кнопочка Calculate. В результате получается сопротивление резистора R1 и его мощность. На рисунке расчет проведен для тока 20мА. Это для случая, когда светодиоды соединены последовательно. Для параллельного соединения ток подсчитывается так же, как показано на рисунке 12.
Светодиодная гирлянда подключается вместо резистора Rн, символизирующего нагрузку стабилизатора тока. Возможно даже подключение всего одного светодиода. При этом катод подключается к общему проводу, а анод к резистору R1.
Входное напряжение рассмотренного стабилизатора тока находится в пределах 15…39В, поскольку применен стабилизатор 7812 с напряжением стабилизации 12В.
Казалось бы, на этом рассказ о светодиодах можно закончить. Но есть еще светодиодные ленты, о которых будет рассказано в следующей статье.
Продолжение статьи: Применение светодиодных лент
Борис Аладышкин
