So schließen Sie 10-W-LEDs an: Und Welchen Nutzen können sie haben?

Die 10-W-LED-Matrix wird in MCOV-Technologie hergestellt und besteht aus 9 Kristallen, die 3 in Reihe und 3 Ketten parallel geschaltet sind. Jeder Kristall ist für eine Spannung von 3,2–4,0 V ausgelegt, sodass insgesamt drei in Reihe geschaltete Kristalle bei 9,6 V öffnen und normal bis 12 V arbeiten, was den Einsatz in Autos und für die Notbeleuchtung durch Zusammenschalten recht einfach macht direkt zur Batterie durch StrombegrenzungWiderstandLeistung 2W.
Der Widerstandswert wird nach dem Ohmschen Gesetz berechnet. Bei einem solchen Anschluss an die Batterie können durch die Erwärmung des Widerstands Verluste von 15-25 % des Nennwerts der Matrix auftreten, was bei Autos unkritisch ist, aber die Entladezeit der Batterie bei Notbeleuchtung deutlich verkürzt Für die Notbeleuchtung werden häufig DC-DC-Wandler mit einem Wirkungsgrad von mehr als 92 % verwendet.

Die Qualität einer LED-Matrix wird durch drei Hauptkomponenten bestimmt: Kristall, Leuchtstoff und Substrat. Für einen Kristall sind neben der Lichtleistung Lm/W auch seine geometrischen Abmessungen von großer Bedeutung; je größer der Kristall, desto größer die Kontaktfläche mit dem Substrat, was eine effizientere Wärmeableitung ermöglicht, und das ist einer der Vorteile Hauptaufgaben. Die Betriebstemperatur beträgt 60-65 Grad C, was jedoch nicht bedeutet, dass sich der Kühler auf eine solche Temperatur erwärmen kann, weil... Die Temperatur des Strahlers und des Matrixsubstrats unterscheiden sich erheblich. Eine Überhitzung des Kristalls führt zu seiner Verschlechterung und einer Verkürzung der Lebensdauer der LEDs um ein Vielfaches oder Zehnfaches und in der Folge zum Ausfall der Matrix. Die minimal erforderliche Heizkörperfläche beträgt 200–300 cm². abhängig von Parametern und Betriebsbedingungen. Hellere und hochwertigere Matrizen haben ein Kupfersubstrat, während weniger helle Matrizen ein Aluminiumsubstrat haben. Kupfer hat eine hohe Wärmeleitfähigkeit und ist daher vorzuziehen, aber auch auf Aluminium funktionieren LEDs mit einem ausreichenden Kühlkörper normal, und wenn Sie die Matrix nicht mit der vollen Nennleistung, sondern mit 80 % der Nennleistung nutzen, dann sogar weiter Aluminium können die Matrizen die vom Hersteller angegebenen 50.000 bis 100.000 Stunden lang arbeiten.

Aus den technischen Eigenschaften folgt, dass die 10-W-LED-Baugruppe mit einer konstanten Spannung von 12 Volt und einem Strom von 900-1000 mA betrieben wird und sich auf bis zu +60 °C erwärmen kann.

Versuchen wir zunächst, eine 10-W-LED einzuschalten.

Für einen Testlauf verwenden wir eine 12-Volt-Gleichstromquelle, in diesem Fall eine Batterie, und einen Stromstabilisator. Um das Einschalten der LED zu testen, benötigen wir außerdem einen Kühler mit einer Fläche von mindestens 600 cm 2.

Der einfachste Stromstabilisator kann mit einer LM317-Mikroschaltung und einem Widerstand zusammengebaut werden.

Stromstabilisierungsschaltung auf LM 317 (im Folgenden nennen wir es Treiber)

Mit der Formel unten in der Abbildung lässt sich ganz einfach der Widerstandswert des Widerstands für den benötigten Strom berechnen. Das heißt, der Widerstandswert des Widerstands beträgt 1,25 geteilt durch den erforderlichen Strom. Für Stabilisatoren bis 0,1 A ist eine Widerstandsleistung von 0,25 W geeignet. Für Ströme von 350 mA bis 1 A werden 2 W empfohlen.

Um eine 10-W-LED anzuschließen, benötigen Sie einen Widerstand mit einem Wert von 1,3 Ohmleistung 2W.

Die LED wird mit einer Spannung von 10-12 Volt betrieben. Am Stabilisator LM 317 - ein Spannungsabfall von 1,25 Volt bei Stabilisierung auf 962 mA.

Wir fügen eine 12-V-Diode + 1,25-V-Stabilisator = 13,25-V-Versorgungsspannung hinzu. A Der Akku hat 13,4~13,8 Volt, was völlig ausreicht!

Wir bauen die Schaltung wie folgt zusammen:

Wir befestigen die LED mit selbstschneidenden Schrauben am Aluminiumkühler. Achten Sie darauf, die gesamte Kontaktfläche der LED mit dem Strahler mit einer dünnen Schicht Wärmeleitpaste zu schmieren, um die Wärmeübertragung zu verbessern. Da zwischen dem Sockel dieser LED und ihren Kontaktanschlüssen keine galvanische Verbindung besteht, befestigen wir auch den LM 317-Chip im TO 220-Gehäuse mit Wärmeleitpaste am selben Strahler (er erwärmt sich auch, da an ihm 1,25 Volt abfallen!). ). Löten Sie 3 Teile gemäß der Abbildung

.

Wir verbinden den „-“-Anschluss der Batterie mit dem weißen Kabel und den „+“-Anschluss mit dem orangefarbenen Kabel.

Und siehe da! Eine 10-W-LED leuchtet mit 1080 lm, was der Lichtstärke einer 100-W-Glühlampe entspricht. Doch im Gegensatz zu einer Glühlampe mit einer Leistung von 100 W erwärmt sich die LED samt Treiber nur auf 45 Grad und verbraucht vor allem nur 10 W.

Dieses Design kann sicher in Autoscheinwerfern verwendet werden, beispielsweise für Abblendlicht. Das einzige, was geändert werden muss, ist die Isolierung des Kühlkörpers LM 317 von der Karosserie, da die Mikroschaltung über „+“ und im Auto an der Karosserie „-“ eine galvanische Verbindung mit dem Kühlkörper hat.

Der weit verbreitete Einsatz von LEDs hat zur Massenproduktion von Netzteilen für diese geführt. Solche Blöcke werden Treiber genannt. Ihr Hauptmerkmal besteht darin, dass sie in der Lage sind, einen bestimmten Strom am Ausgang stabil aufrechtzuerhalten. Mit anderen Worten: Ein Treiber für Leuchtdioden (LEDs) ist eine Stromquelle, um sie mit Strom zu versorgen.

Zweck

Da es sich bei LEDs um Halbleiterelemente handelt, ist die entscheidende Eigenschaft, die die Helligkeit ihres Leuchtens bestimmt, nicht die Spannung, sondern der Strom. Damit sie garantiert für die angegebene Stundenzahl funktionieren, ist ein Treiber erforderlich – er stabilisiert den Strom, der durch den LED-Schaltkreis fließt. Es ist möglich, Leuchtdioden mit geringer Leistung ohne Treiber zu verwenden. In diesem Fall übernimmt ein Widerstand die Rolle.

Anwendung

Treiber werden sowohl bei der Stromversorgung der LED aus einem 220-V-Netz als auch aus Gleichspannungsquellen von 9 bis 36 V verwendet. Erstere werden bei der Beleuchtung von Räumen mit LED-Lampen und -Streifen verwendet, letztere sind häufiger in Autos, Fahrradscheinwerfern und tragbaren Geräten zu finden Laternen usw.

Arbeitsprinzip

Wie bereits erwähnt handelt es sich bei dem Treiber um eine aktuelle Quelle. Die Unterschiede zu einer Spannungsquelle sind unten dargestellt.

Die Spannungsquelle erzeugt an ihrem Ausgang eine bestimmte Spannung, idealerweise unabhängig von der Last.

Wenn Sie beispielsweise einen 40-Ohm-Widerstand an eine 12-V-Quelle anschließen, fließt ein Strom von 300 mA durch ihn.

Wenn Sie zwei Widerstände parallel schalten, beträgt der Gesamtstrom bei gleicher Spannung 600 mA.

Der Treiber hält den vorgegebenen Strom an seinem Ausgang aufrecht. In diesem Fall kann sich die Spannung ändern.

Schließen wir außerdem einen 40-Ohm-Widerstand an den 300-mA-Treiber an.

Der Treiber erzeugt einen Spannungsabfall von 12 V am Widerstand.

Wenn Sie zwei Widerstände parallel schalten, beträgt der Strom immer noch 300 mA, aber die Spannung sinkt auf 6 V:

Somit ist ein idealer Treiber in der Lage, unabhängig vom Spannungsabfall den Nennstrom an die Last zu liefern. Das heißt, eine LED mit einem Spannungsabfall von 2 V und einem Strom von 300 mA leuchtet genauso hell wie eine LED mit einer Spannung von 3 V und einem Strom von 300 mA.

Hauptmerkmale

Bei der Auswahl müssen Sie drei Hauptparameter berücksichtigen: Ausgangsspannung, Strom und von der Last verbrauchte Leistung.

Die Ausgangsspannung des Treibers hängt von mehreren Faktoren ab:

• LED-Spannungsabfall;
• Anzahl der LEDs;
• Verbindungsmethode.

Der Treiberausgangsstrom wird durch die Eigenschaften der LEDs bestimmt und hängt von folgenden Parametern ab:

• LED-Leistung;
• Helligkeit.

Die Leistung von LEDs beeinflusst die Stromaufnahme, die je nach erforderlicher Helligkeit variieren kann. Der Fahrer muss ihnen diesen Strom zur Verfügung stellen.

Die Lastleistung hängt ab von:

• Leistung jeder LED;
• ihre Mengen;
• Farben.

Im Allgemeinen kann der Stromverbrauch berechnet werden als:

wobei Pled die LED-Leistung ist,

N ist die Anzahl der angeschlossenen LEDs.

Die maximale Treiberleistung sollte nicht geringer sein.

Es ist zu bedenken, dass für einen stabilen Betrieb des Treibers und zur Vermeidung seines Ausfalls eine Gangreserve von mindestens 20-30 % vorgesehen werden sollte. Das heißt, die folgende Beziehung muss erfüllt sein:

wobei Pmax die maximale Treiberleistung ist.

Die Lastleistung hängt neben der Leistung und Anzahl der LEDs auch von deren Farbe ab. LEDs unterschiedlicher Farbe haben bei gleichem Strom unterschiedliche Spannungsabfälle. Beispielsweise weist die rote XP-E-LED einen Spannungsabfall von 1,9–2,4 V bei 350 mA auf. Seine durchschnittliche Leistungsaufnahme liegt somit bei etwa 750 mW.

Der grüne XP-E hat bei gleichem Strom einen Spannungsabfall von 3,3–3,9 V und seine durchschnittliche Leistung beträgt etwa 1,25 W. Das heißt, ein Treiber mit einer Nennleistung von 10 Watt kann entweder 12–13 rote LEDs oder 7–8 grüne LEDs betreiben.

So wählen Sie einen Treiber für LEDs aus. LED-Verbindungsmethoden

Nehmen wir an, es gibt 6 LEDs mit einem Spannungsabfall von 2 V und einem Strom von 300 mA. Sie können sie auf verschiedene Arten anschließen und benötigen jeweils einen Treiber mit bestimmten Parametern:

Es ist nicht akzeptabel, auf diese Weise 3 oder mehr LEDs parallel zu schalten, da möglicherweise zu viel Strom durch sie fließt und sie dadurch schnell ausfallen.

Bitte beachten Sie, dass die Treiberleistung in allen Fällen 3,6 W beträgt und nicht von der Anschlussart der Last abhängt.

Daher ist es sinnvoller, bereits beim Kauf einen Treiber für LEDs auszuwählen, nachdem zuvor der Anschlussplan festgelegt wurde. Wenn Sie zunächst die LEDs selbst kaufen und dann einen Treiber dafür auswählen, ist dies möglicherweise keine leichte Aufgabe, da die Wahrscheinlichkeit groß ist, dass Sie genau die Stromquelle finden, die den Betrieb genau dieser Anzahl angeschlossener LEDs gemäß a gewährleisten kann Die spezifische Schaltung ist klein.

Arten

Generell lassen sich LED-Treiber in zwei Kategorien einteilen: linear und schaltend.

Der lineare Ausgang ist ein Stromgenerator. Es sorgt für eine Stabilisierung des Ausgangsstroms bei instabiler Eingangsspannung; Darüber hinaus erfolgt die Verstellung reibungslos, ohne dass hochfrequente elektromagnetische Störungen entstehen. Sie sind einfach und günstig, aber ihr geringer Wirkungsgrad (weniger als 80 %) beschränkt ihren Anwendungsbereich auf LEDs und Streifen mit geringer Leistung.

Impulsgeräte sind Geräte, die am Ausgang eine Reihe hochfrequenter Stromimpulse erzeugen.

Sie arbeiten üblicherweise nach dem Prinzip der Pulsweitenmodulation (PWM), d. h. der Durchschnittswert des Ausgangsstroms wird durch das Verhältnis der Pulsweite zu ihrer Wiederholungsperiode bestimmt (dieser Wert wird als Tastverhältnis bezeichnet).

Das obige Diagramm zeigt das Funktionsprinzip eines PWM-Treibers: Die Pulsfrequenz bleibt konstant, aber das Tastverhältnis variiert zwischen 10 % und 80 %. Dies führt zu einer Änderung des Mittelwerts des Ausgangsstroms I cp.

Solche Treiber sind aufgrund ihrer Kompaktheit und hohen Effizienz (ca. 95 %) weit verbreitet. Der Hauptnachteil ist die höhere elektromagnetische Interferenz im Vergleich zu linearen Modellen.

220V LED-Treiber

Für die Einbindung in ein 220-V-Netz werden sowohl lineare als auch gepulste Modelle hergestellt. Es gibt Treiber mit und ohne galvanischer Trennung vom Netzwerk. Die Hauptvorteile ersterer sind hohe Effizienz, Zuverlässigkeit und Sicherheit.

Ohne galvanische Trennung sind sie meist günstiger, aber weniger zuverlässig und erfordern Vorsicht beim Anschließen, da die Gefahr eines Stromschlags besteht.

Chinesische Fahrer

Die Nachfrage nach Treibern für LEDs trägt zu deren Massenproduktion in China bei. Bei diesen Geräten handelt es sich um gepulste Stromquellen, meist 350-700 mA, oft ohne Gehäuse.

Chinesischer Treiber für 3W LED

Ihre Hauptvorteile sind der niedrige Preis und das Vorhandensein einer galvanischen Trennung. Die Nachteile sind folgende:

• geringe Zuverlässigkeit aufgrund der Verwendung billiger Schaltungslösungen;
• mangelnder Schutz vor Überhitzung und Schwankungen im Netzwerk;
• hohe Funkstörungen;
• hohe Ausgangswelligkeit;
• Zerbrechlichkeit.

Lebensdauer

Typischerweise ist die Lebensdauer des Treibers kürzer als die des optischen Teils – Hersteller geben eine Garantie von 30.000 Betriebsstunden. Dies ist auf Faktoren zurückzuführen wie:

• Instabilität der Netzspannung;
• Temperaturänderungen;
• Luftfeuchtigkeit;
• Fahrerbelastung.

Das schwächste Glied des LED-Treibers sind die Glättungskondensatoren, die insbesondere bei hoher Luftfeuchtigkeit und instabiler Versorgungsspannung dazu neigen, den Elektrolyten zu verdampfen. Dadurch erhöht sich die Welligkeit am Treiberausgang, was sich negativ auf den Betrieb der LEDs auswirkt.

Auch die Lebensdauer wird durch unvollständige Fahrerauslastung beeinträchtigt. Das heißt, wenn es für 150 W ausgelegt ist, aber mit einer Last von 70 W betrieben wird, kehrt die Hälfte seiner Leistung ins Netz zurück und führt zu einer Überlastung. Dies führt zu häufigen Stromausfällen. Wir empfehlen, darüber zu lesen.

Treiberschaltungen (Chips) für LEDs

Viele Hersteller stellen spezielle Treiberchips her. Schauen wir uns einige davon an.

ON Semiconductor UC3845 ist ein Impulstreiber mit einem Ausgangsstrom von bis zu 1A. Die Treiberschaltung für eine 10-W-LED auf diesem Chip ist unten dargestellt.

Supertex HV9910 ist ein sehr verbreiteter Impulstreiberchip. Der Ausgangsstrom beträgt maximal 10 mA und verfügt über keine galvanische Trennung.

Ein einfacher aktueller Treiber auf diesem Chip ist unten dargestellt.

Texas Instruments UCC28810. Der Netzwerkimpulstreiber verfügt über die Fähigkeit, eine galvanische Trennung zu organisieren. Ausgangsstrom bis 750 mA.

Ein weiterer Chip dieser Firma, ein Treiber zur Stromversorgung leistungsstarker LM3404HV-LEDs, wird in diesem Video beschrieben:

Das Gerät arbeitet nach dem Prinzip eines Resonanzwandlers vom Buck-Converter-Typ, d. . Es ist auch möglich, die Schaltfrequenz durch Auswahl eines Widerstands R ON einzustellen.

Maxim MAX16800 ist eine lineare Mikroschaltung, die mit niedrigen Spannungen arbeitet, sodass Sie darauf einen 12-Volt-Treiber aufbauen können. Der Ausgangsstrom beträgt bis zu 350 mA und kann daher als Leistungstreiber für eine leistungsstarke LED, Taschenlampe usw. verwendet werden. Es besteht die Möglichkeit der Dimmung. Nachfolgend finden Sie ein typisches Diagramm und eine typische Struktur.

Abschluss

LEDs stellen deutlich höhere Anforderungen an die Stromversorgung als andere Lichtquellen. Beispielsweise führt eine Überschreitung des Stroms um 20 % bei einer Leuchtstofflampe nicht zu einer gravierenden Leistungseinbuße, bei LEDs verkürzt sich die Lebensdauer jedoch um ein Vielfaches. Daher sollten Sie einen Treiber für LEDs besonders sorgfältig auswählen.

Ein Garant für Helligkeit, Effizienz und Langlebigkeit von LED-Quellen ist die ordnungsgemäße Stromversorgung, die durch spezielle elektronische Geräte – Treiber für LEDs – gewährleistet werden kann. Sie wandeln die Wechselspannung im 220-V-Netz in eine Gleichspannung vorgegebenen Werts um. Eine Analyse der wichtigsten Gerätetypen und -eigenschaften hilft Ihnen zu verstehen, welche Funktionen Konverter erfüllen und worauf Sie bei der Auswahl achten müssen.

Die Hauptfunktion eines LED-Treibers besteht darin, einen stabilisierten Strom durch das LED-Gerät bereitzustellen. Der Wert des durch den Halbleiterkristall fließenden Stroms muss den Typenschildparametern der LED entsprechen. Dadurch wird die Stabilität des Kristallglühens gewährleistet und eine vorzeitige Verschlechterung vermieden. Darüber hinaus entspricht der Spannungsabfall bei einem gegebenen Strom dem für den pn-Übergang erforderlichen Wert. Die passende Versorgungsspannung für die LED können Sie anhand der Strom-Spannungs-Kennlinie ermitteln.

Bei der Beleuchtung von Wohn- und Büroräumen mit LED-Lampen und -Leuchten kommen Treiber zum Einsatz, deren Strom aus einem 220-V-Wechselstromnetz stammt. Automobilbeleuchtung (Scheinwerfer, DRLs usw.), Fahrradscheinwerfer und tragbare Taschenlampen verwenden Gleichstromversorgungen im Bereich von 9 bis 36 V. Einige Low-Power-LEDs können ohne Treiber angeschlossen werden, allerdings muss dann ein Widerstand in den Stromkreis eingebunden werden, um die LED an ein 220-Volt-Netz anzuschließen.

Die Treiberausgangsspannung wird im Bereich zweier Endwerte angezeigt, zwischen denen ein stabiler Betrieb gewährleistet ist. Es gibt Adapter mit einem Intervall von 3 V bis zu mehreren Zehnern. Um einen Stromkreis aus 3 in Reihe geschalteten weißen LEDs mit einer Leistung von jeweils 1 W zu betreiben, benötigen Sie einen Treiber mit den Ausgangswerten U – 9-12 V, I – 350 mA. Der Spannungsabfall für jeden Kristall beträgt etwa 3,3 V, also insgesamt 9,9 V, was innerhalb des Treiberbereichs liegt.

Hauptmerkmale von Konvertern

Bevor Sie einen Treiber für LEDs kaufen, sollten Sie sich mit den grundlegenden Eigenschaften der Geräte vertraut machen. Dazu gehören Ausgangsspannung, Nennstrom und Leistung. Die Ausgangsspannung des Konverters hängt vom Spannungsabfall an der LED-Quelle sowie von der Anschlussart und der Anzahl der LEDs im Stromkreis ab. Der Strom hängt von der Leistung und Helligkeit der Sendedioden ab. Der Treiber muss die LEDs mit dem Strom versorgen, den sie benötigen, um die erforderliche Helligkeit aufrechtzuerhalten.

Eine der wichtigen Eigenschaften des Treibers ist die Leistung, die das Gerät in Form einer Last erzeugt. Die Wahl der Treiberleistung wird von der Leistung jedes LED-Geräts, der Gesamtzahl und der Farbe der LEDs beeinflusst. Der Algorithmus zur Leistungsberechnung sieht vor, dass die maximale Leistung des Geräts nicht niedriger sein sollte als der Verbrauch aller LEDs:

P = P(led) × n,

Dabei ist P(led) die Leistung einer einzelnen LED-Quelle und n die Anzahl der LEDs.

Darüber hinaus muss eine zwingende Bedingung erfüllt sein, um eine Gangreserve von 25-30 % sicherzustellen. Daher darf der maximale Leistungswert nicht kleiner als der Wert (1,3 x P) sein.

Berücksichtigen Sie auch die Farbeigenschaften der LEDs. Denn Halbleiterkristalle unterschiedlicher Farbe weisen unterschiedliche Spannungsabfälle auf, wenn ein Strom gleicher Stärke durch sie fließt. Der Spannungsabfall einer roten LED bei einem Strom von 350 mA beträgt also 1,9–2,4 V, dann beträgt der Durchschnittswert ihrer Leistung 0,75 W. Beim grünen Analogon liegt der Spannungsabfall im Bereich von 3,3 bis 3,9 V und bei gleichem Strom beträgt die Leistung 1,25 W. Das bedeutet, dass an den Treiber für 12V-LEDs 16 rote oder 9 grüne LED-Quellen angeschlossen werden können.

Hilfreicher Rat! Experten raten bei der Auswahl eines Treibers für LEDs, den maximalen Leistungswert des Geräts nicht zu vernachlässigen.

Welche Arten von Treibern für LEDs gibt es je nach Gerätetyp?

Treiber für LEDs werden nach Gerätetyp in lineare und gepulste Treiber unterteilt. Der Aufbau und die typische Treiberschaltung für lineare LEDs ist ein Stromgenerator auf einem Transistor mit p-Kanal. Solche Geräte sorgen für eine gleichmäßige Stromstabilisierung bei instabiler Spannung am Eingangskanal. Es handelt sich um einfache und kostengünstige Geräte, die jedoch einen geringen Wirkungsgrad haben, im Betrieb viel Wärme erzeugen und nicht als Treiber für Hochleistungs-LEDs verwendet werden können.

Impulsgeräte erzeugen im Ausgangskanal eine Reihe hochfrequenter Impulse. Ihr Betrieb basiert auf dem PWM-Prinzip (Pulsweitenmodulation), bei dem der durchschnittliche Ausgangsstrom durch das Tastverhältnis bestimmt wird, d. h. das Verhältnis der Pulsdauer zur Anzahl seiner Wiederholungen. Die Änderung des durchschnittlichen Ausgangsstroms erfolgt aufgrund der Tatsache, dass die Impulsfrequenz unverändert bleibt und das Tastverhältnis zwischen 10 und 80 % variiert.

Aufgrund der hohen Umwandlungseffizienz (bis zu 95 %) und der Kompaktheit der Geräte werden sie häufig für tragbare LED-Designs verwendet. Darüber hinaus wirkt sich die Effizienz der Geräte positiv auf die Betriebsdauer autonomer Energiegeräte aus. Impulswandler haben eine kompakte Größe und einen großen Eingangsspannungsbereich. Der Nachteil dieser Geräte ist die hohe elektromagnetische Störung.

Hilfreicher Rat! Sie sollten bei der Auswahl der LED-Quellen einen LED-Treiber kaufen, nachdem Sie sich zuvor für eine Schaltung mit LEDs ab 220 Volt entschieden haben.

Bevor Sie einen Treiber für LEDs auswählen, müssen Sie die Betriebsbedingungen und den Standort der LED-Geräte kennen. Impulsbreitentreiber, die auf einer einzigen Mikroschaltung basieren, sind von Miniaturgröße und für die Stromversorgung aus autonomen Niederspannungsquellen ausgelegt. Die Hauptanwendung dieser Geräte ist Autotuning und LED-Beleuchtung. Aufgrund der Verwendung einer vereinfachten elektronischen Schaltung ist die Qualität solcher Wandler jedoch etwas geringer.

Dimmbare LED-Treiber

Moderne Treiber für LEDs sind mit Dimmgeräten für Halbleiterbauteile kompatibel. Durch den Einsatz dimmbarer Treiber können Sie die Beleuchtungsstärke in den Räumlichkeiten steuern: Reduzieren Sie die Intensität des Lichts tagsüber, betonen oder verbergen Sie einzelne Elemente im Innenraum und zonieren Sie den Raum. Dies wiederum ermöglicht nicht nur einen rationellen Stromverbrauch, sondern auch eine Schonung der Ressource der LED-Lichtquelle.

Dimmbare Treiber gibt es in zwei Ausführungen. Einige werden zwischen der Stromversorgung und den LED-Quellen angeschlossen. Solche Geräte steuern die Energie, die vom Netzteil an die LEDs geliefert wird. Solche Geräte basieren auf der PWM-Steuerung, bei der der Last Energie in Form von Impulsen zugeführt wird. Die Dauer der Impulse bestimmt die Energiemenge vom minimalen bis zum maximalen Wert. Treiber dieser Art werden hauptsächlich für LED-Module mit fester Spannung verwendet, wie z. B. LED-Streifen, Laufbänder usw.

Die Ansteuerung des Treibers erfolgt über PWM bzw

Dimmbare Wandler des zweiten Typs steuern direkt die Stromquelle. Ihr Funktionsprinzip besteht sowohl in der PWM-Regelung als auch in der Steuerung der durch die LEDs fließenden Strommenge. Dimmbare Treiber dieser Art werden für LED-Geräte mit stabilisiertem Strom verwendet. Es ist zu beachten, dass bei der Ansteuerung von LEDs mittels PWM-Ansteuerung Effekte beobachtet werden, die sich negativ auf das Sehvermögen auswirken.

Beim Vergleich dieser beiden Steuerungsmethoden ist zu beachten, dass bei der Regelung des Stroms durch LED-Quellen nicht nur eine Änderung der Helligkeit des Glühens, sondern auch eine Änderung der Farbe des Glühens beobachtet wird. So emittieren weiße LEDs bei niedrigeren Strömen gelbliches Licht und leuchten bei höheren Strömen blau. Bei der Ansteuerung von LEDs mittels PWM-Ansteuerung werden sehbeeinträchtigende Effekte und hohe elektromagnetische Störungen beobachtet. In dieser Hinsicht wird die PWM-Steuerung im Gegensatz zur Stromregelung eher selten eingesetzt.

LED-Treiberschaltungen

Viele Hersteller stellen Treiberchips für LEDs her, die es ermöglichen, die Quellen mit einer reduzierten Spannung zu versorgen. Alle vorhandenen Treiber sind in einfache Treiber unterteilt, die auf der Basis von 1-3 Transistoren basieren, und komplexere Treiber, die spezielle Mikroschaltungen mit Pulsweitenmodulation verwenden.

ON Semiconductor bietet eine große Auswahl an ICs als Basis für Treiber. Sie zeichnen sich durch angemessene Kosten, hervorragende Umwandlungseffizienz, Wirtschaftlichkeit und geringe elektromagnetische Impulse aus. Der Hersteller präsentiert einen Impulstreiber UC3845 mit einem Ausgangsstrom von bis zu 1A. Auf einem solchen Chip können Sie eine Treiberschaltung für eine 10-W-LED implementieren.

Elektronische Komponenten HV9910 (Supertex) ist aufgrund seiner einfachen Schaltungsauflösung und seines niedrigen Preises ein beliebter Treiberchip. Es verfügt über einen eingebauten Spannungsregler und Ausgänge zur Helligkeitssteuerung, sowie einen Ausgang zur Programmierung der Schaltfrequenz. Der Ausgangsstromwert beträgt bis zu 0,01 A. Auf diesem Chip ist es möglich, einen einfachen Treiber für LEDs zu implementieren.

Basierend auf dem UCC28810-Chip (hergestellt von Texas Instruments) können Sie eine Treiberschaltung für Hochleistungs-LEDs erstellen. In einer solchen LED-Treiberschaltung kann eine Ausgangsspannung von 70-85V für LED-Module bestehend aus 28 LED-Quellen mit einem Strom von 3 A erzeugt werden.

Hilfreicher Rat! Wenn Sie planen, ultrahelle 10-W-LEDs zu kaufen, können Sie für daraus hergestellte Designs einen Schalttreiber auf Basis des UCC28810-Chips verwenden.

Clare bietet einen einfachen Impulstreiber auf Basis des CPC 9909-Chips an. Er enthält einen Wandlercontroller, der in einem kompakten Gehäuse untergebracht ist. Aufgrund des eingebauten Spannungsstabilisators kann der Konverter mit einer Spannung von 8-550 V betrieben werden. Der CPC 9909-Chip ermöglicht dem Treiber den Betrieb unter Bedingungen eines breiten Temperaturbereichs von -50 bis 80 °C.

So wählen Sie einen Treiber für LEDs aus

Auf dem Markt gibt es eine große Auswahl an LED-Treibern verschiedener Hersteller. Viele davon, insbesondere die in China hergestellten, sind günstig im Preis. Der Kauf solcher Geräte lohnt sich jedoch nicht immer, da die meisten von ihnen die angegebenen Eigenschaften nicht erfüllen. Darüber hinaus gibt es für solche Treiber keine Garantie, und wenn sich herausstellt, dass sie defekt sind, können sie nicht zurückgegeben oder durch hochwertige Treiber ersetzt werden.

Somit besteht die Möglichkeit, einen Treiber zu kaufen, dessen angegebene Leistung 50 W beträgt. In Wirklichkeit stellt sich jedoch heraus, dass diese Eigenschaft nicht dauerhaft ist und diese Leistung nur von kurzer Dauer ist. In Wirklichkeit funktioniert ein solches Gerät als 30-W- oder maximal 40-W-LED-Treiber. Es kann sich auch herausstellen, dass der Füllung einige Komponenten fehlen, die für die stabile Funktion des Treibers verantwortlich sind. Darüber hinaus können Komponenten minderer Qualität und mit kurzer Lebensdauer verwendet werden, was grundsätzlich einen Mangel darstellt.

Beim Kauf sollten Sie auf die Marke des Produkts achten. Ein Qualitätsprodukt zeichnet sich auf jeden Fall durch den Hersteller aus, der eine Garantie übernimmt und bereit ist, die Verantwortung für seine Produkte zu übernehmen. Es ist zu beachten, dass die Lebensdauer von Treibern vertrauenswürdiger Hersteller deutlich länger ist. Nachfolgend finden Sie die ungefähre Betriebszeit der Treiber je nach Hersteller:

• Fahrer zweifelhafter Hersteller - nicht mehr als 20.000 Stunden;
• Geräte von durchschnittlicher Qualität - etwa 50.000 Stunden;
• Konverter von einem vertrauenswürdigen Hersteller unter Verwendung hochwertiger Komponenten - über 70.000 Stunden.

Hilfreicher Rat! Über die Qualität des LED-Treibers entscheiden Sie. Es ist jedoch zu beachten, dass die Anschaffung eines Markenkonverters besonders wichtig ist, wenn es um die Verwendung für LED-Strahler und leistungsstarke Lampen geht.

Berechnung von Treibern für LEDs

Um die Ausgangsspannung des LED-Treibers zu bestimmen, muss das Verhältnis von Leistung (W) zu Strom (A) berechnet werden. Ein Treiber hat beispielsweise folgende Eigenschaften: Leistung 3 W und Strom 0,3 A. Das berechnete Verhältnis beträgt 10 V. Dies ist also die maximale Ausgangsspannung dieses Wandlers.

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Wenn Sie 3 LED-Quellen anschließen müssen, beträgt der Strom jeder von ihnen 0,3 mA bei einer Versorgungsspannung von 3 V. Wenn Sie eines der Geräte an den LED-Treiber anschließen, beträgt die Ausgangsspannung 3 V und der Strom 0,3 A. Wenn Sie zwei LED-Quellen in Reihe schalten, beträgt die Ausgangsspannung 6 V und der Strom 0,3 A. Durch Hinzufügen einer dritten LED zur seriellen Kette erhalten wir 9 V und 0,3 A. Bei einer Parallelschaltung werden 0,3 A gleichmäßig auf die 0,1 A-LEDs verteilt. Anschließen der LEDs an ein 0,3 A-Gerät mit einem Stromwert von 0,7. sie erhalten nur 0,3 A.

Dies ist der Algorithmus für die Funktionsweise von LED-Treibern. Sie erzeugen die Strommenge, für die sie ausgelegt sind. Die Art des Anschlusses von LED-Geräten spielt in diesem Fall keine Rolle. Es gibt Treibermodelle, an die beliebig viele LEDs angeschlossen werden müssen. Allerdings gibt es eine Beschränkung der Leistung von LED-Quellen: Sie sollte die Leistung des Treibers selbst nicht überschreiten. Es stehen Treiber zur Verfügung, die für eine bestimmte Anzahl angeschlossener LEDs ausgelegt sind. An sie kann eine kleinere Anzahl an LEDs angeschlossen werden. Im Gegensatz zu Geräten, die für eine bestimmte Anzahl von LED-Geräten ausgelegt sind, weisen solche Treiber jedoch eine geringe Effizienz auf.

Es ist zu beachten, dass Treiber, die für eine feste Anzahl emittierender Dioden ausgelegt sind, über einen Schutz vor Notsituationen verfügen. Solche Konverter funktionieren nicht richtig, wenn weniger LEDs daran angeschlossen sind: Sie flackern oder leuchten gar nicht. Wenn Sie also ohne entsprechende Last Spannung an den Treiber anschließen, funktioniert dieser instabil.

Wo kann man Treiber für LEDs kaufen?

LED-Treiber können Sie an spezialisierten Verkaufsstellen für Funkkomponenten kaufen. Darüber hinaus ist es viel bequemer, sich über die Kataloge der entsprechenden Websites mit den Produkten vertraut zu machen und das gewünschte Produkt zu bestellen. Darüber hinaus können Sie in Online-Shops nicht nur Konverter, sondern auch LED-Beleuchtungsgeräte und verwandte Produkte kaufen: Steuergeräte, Verbindungswerkzeuge, elektronische Komponenten zum Reparieren und Zusammenbauen eines Treibers für LEDs mit eigenen Händen.

Vertriebsfirmen bieten eine große Auswahl an Treibern für LEDs an, deren technische Eigenschaften und Preise den Preislisten zu entnehmen sind. Produktpreise sind in der Regel Richtwerte und werden bei der Bestellung beim Projektleiter angegeben. Das Sortiment umfasst Konverter unterschiedlicher Leistung und Schutzart, die für die Außen- und Innenbeleuchtung sowie für die Beleuchtung und das Tuning von Autos verwendet werden.

Bei der Auswahl eines Treibers sollten Sie die Einsatzbedingungen und den Stromverbrauch des LED-Designs berücksichtigen. Daher ist es notwendig, vor dem Kauf von LEDs einen Treiber zu kaufen. Bevor Sie also einen Treiber für 12-Volt-LEDs kaufen, müssen Sie berücksichtigen, dass dieser über eine Leistungsreserve von etwa 25-30 % verfügen sollte. Dies ist notwendig, um das Risiko einer Beschädigung oder eines Totalausfalls des Geräts durch einen Kurzschluss oder Spannungsspitzen im Netzwerk zu verringern. Die Kosten für den Konverter hängen von der Anzahl der gekauften Geräte, der Zahlungsart und der Lieferzeit ab.

Die Tabelle zeigt die wichtigsten Parameter und Abmessungen von 12-Volt-Spannungsstabilisatoren für LEDs mit Angabe ihres geschätzten Preises:

Treiber für LEDs mit eigenen Händen herstellen

Mit vorgefertigten Mikroschaltungen können Funkamateure selbstständig Treiber für LEDs unterschiedlicher Leistung zusammenbauen. Dazu müssen Sie elektrische Schaltpläne lesen können und über Kenntnisse im Umgang mit einem Lötkolben verfügen. Sie können beispielsweise mehrere Optionen für DIY-LED-Treiber für LEDs in Betracht ziehen.

Die Treiberschaltung für eine 3W-LED kann auf Basis des in China von PowTech hergestellten PT4115-Chips implementiert werden. Die Mikroschaltung kann zur Stromversorgung von LED-Geräten über 1 W verwendet werden und umfasst Steuereinheiten, die am Ausgang einen ziemlich leistungsstarken Transistor haben. Der PT4115-basierte Treiber ist hocheffizient und verfügt über eine minimale Anzahl an Verkabelungskomponenten.

Übersicht über PT4115 und technische Parameter seiner Komponenten:

• Funktion zur Steuerung der Lichthelligkeit (Dimmen);
• Eingangsspannung – 6-30V;
• Ausgangsstromwert – 1,2 A;
• aktuelle Stabilisierungsabweichung bis zu 5 %;
• Schutz vor Lastbrüchen;
• Vorhandensein von Ausgängen zum Dimmen;
• Effizienz – bis zu 97 %.

Die Mikroschaltung hat folgende Schlussfolgerungen:

• für Ausgangsschalter – SW;
• für die Signal- und Versorgungsteile der Schaltung – GND;
• zur Helligkeitssteuerung – DIM;
• Eingangsstromsensor – CSN;
• Versorgungsspannung – VIN;

DIY-LED-Treiberschaltung basierend auf PT4115

Treiberschaltungen zur Versorgung von LED-Geräten mit einer Verlustleistung von 3 W können in zwei Varianten ausgeführt werden. Die erste setzt das Vorhandensein einer Stromquelle mit einer Spannung von 6 bis 30 V voraus. Ein weiterer Stromkreis liefert Strom aus einer Wechselstromquelle mit einer Spannung von 12 bis 18 V. Dabei wird eine Diodenbrücke in den Stromkreis eingefügt, an deren Ausgang ein Kondensator eingebaut ist. Es hilft, Spannungsschwankungen auszugleichen; seine Kapazität beträgt 1000 μF.

Für den ersten und zweiten Stromkreis ist der Kondensator (CIN) von besonderer Bedeutung: Diese Komponente soll die Welligkeit reduzieren und die von der Induktivität beim Ausschalten des MOP-Transistors angesammelte Energie kompensieren. Wenn kein Kondensator vorhanden ist, gelangt die gesamte induktive Energie über die Halbleiterdiode DSB (D) zum Versorgungsspannungsausgang (VIN) und führt zu einem Ausfall der Mikroschaltung gegenüber der Versorgung.

Hilfreicher Rat! Es ist zu beachten, dass der Anschluss eines Treibers für LEDs ohne Eingangskondensator nicht zulässig ist.

Unter Berücksichtigung der Anzahl und des Stromverbrauchs der LEDs wird die Induktivität (L) berechnet. In der LED-Treiberschaltung sollten Sie eine Induktivität wählen, deren Wert 68–220 μH beträgt. Dies belegen Daten aus der technischen Dokumentation. Eine geringfügige Erhöhung des L-Werts kann zugelassen werden, es ist jedoch zu berücksichtigen, dass dann die Effizienz der gesamten Schaltung abnimmt.

Sobald Spannung angelegt wird, ist die Stärke des Stroms, der durch den Widerstand RS (funktioniert als Stromsensor) und L fließt, Null. Als nächstes analysiert der CS-Komparator die Potentialpegel vor und nach dem Widerstand – als Ergebnis erscheint am Ausgang eine hohe Konzentration. Der zur Last fließende Strom steigt durch RS gesteuert auf einen bestimmten Wert an. Der Strom steigt abhängig vom Induktivitätswert und dem Spannungswert.

Treiberkomponenten zusammenbauen

Die Verdrahtungskomponenten der RT 4115-Mikroschaltung werden unter Berücksichtigung der Herstelleranweisungen ausgewählt. Für CIN sollte ein Kondensator mit niedriger Impedanz (Kondensator mit niedrigem ESR) verwendet werden, da die Verwendung anderer Analoga die Treibereffizienz negativ beeinflusst. Wenn das Gerät von einem Gerät mit stabilisiertem Strom gespeist wird, wird am Eingang ein Kondensator mit einer Kapazität von 4,7 μF oder mehr benötigt. Es wird empfohlen, es neben der Mikroschaltung zu platzieren. Bei Wechselstrom müssen Sie einen festen Tantalkondensator mit einer Kapazität von mindestens 100 μF einbauen.

Im Anschlusskreis für 3-W-LEDs ist der Einbau einer 68-µH-Induktivität erforderlich. Es sollte möglichst nahe am SW-Terminal liegen. Sie können die Spule selbst herstellen. Dazu benötigen Sie einen Ring von einem ausgefallenen Computer und einen Wickeldraht (PEL-0,35). Als Diode D können Sie die Diode FR 103 verwenden. Ihre Parameter: Kapazität 15 pF, Erholungszeit 150 ns, Temperatur von -65 bis 150 °C. Es kann Stromimpulse bis zu 30A verarbeiten.

Der Mindestwert des RS-Widerstands in einer LED-Treiberschaltung beträgt 0,082 Ohm, der Strom beträgt 1,2 A. Um den Widerstand zu berechnen, müssen Sie den Wert des von der LED benötigten Stroms verwenden. Nachfolgend finden Sie die Formel zur Berechnung:

RS = 0,1/I,

wobei I der Nennstrom der LED-Quelle ist.

Der RS-Wert in der LED-Treiberschaltung beträgt 0,13 Ohm bzw. der Stromwert beträgt 780 mA. Sollte ein solcher Widerstand nicht zu finden sein, können mehrere niederohmige Bauteile verwendet werden, wobei die Widerstandsformel für Parallel- und Reihenschaltung in die Berechnung einfließt.

DIY-Treiberlayout für eine 10-Watt-LED

Sie können einen Treiber für eine leistungsstarke LED selbst zusammenbauen, indem Sie elektronische Platinen aus ausgefallenen Leuchtstofflampen verwenden. Am häufigsten brennen die Lampen in solchen Lampen durch. Die elektronische Platine bleibt betriebsbereit, sodass ihre Komponenten für selbstgebaute Netzteile, Treiber und andere Geräte verwendet werden können. Für den Betrieb können Transistoren, Kondensatoren, Dioden und Induktivitäten (Drosseln) erforderlich sein.

Die defekte Lampe muss vorsichtig mit einem Schraubendreher zerlegt werden. Um einen Treiber für eine 10-W-LED herzustellen, sollten Sie eine Leuchtstofflampe mit einer Leistung von 20 W verwenden. Dies ist notwendig, damit der Gashebel der Belastung mit Reserve standhalten kann. Für eine leistungsstärkere Lampe sollten Sie entweder die entsprechende Platine auswählen oder den Induktor selbst durch einen Analogon mit größerem Kern ersetzen. Bei LED-Quellen mit geringerer Leistung können Sie die Windungszahl der Wicklung anpassen.

Als nächstes müssen Sie 20 Drahtwindungen über die Primärwindungen der Wicklung legen und diese Wicklung mit einem Lötkolben mit der Gleichrichterdiodenbrücke verbinden. Anschließend Spannung aus dem 220-V-Netz anlegen und die Ausgangsspannung am Gleichrichter messen. Sein Wert betrug 9,7 V. Die LED-Quelle verbraucht über das Amperemeter 0,83 A. Die Nennleistung dieser LED beträgt 900 mA, der reduzierte Stromverbrauch erhöht jedoch ihre Ressource. Der Zusammenbau der Diodenbrücke erfolgt durch hängende Montage.

Die neue Platine und die Diodenbrücke können in einen Ständer einer alten Tischlampe eingesetzt werden. Somit kann der LED-Treiber unabhängig von vorhandenen Funkkomponenten aus ausgefallenen Geräten zusammengestellt werden.

Da LEDs hohe Anforderungen an die Stromversorgung stellen, ist es notwendig, den richtigen Treiber für sie auszuwählen. Bei richtiger Auswahl des Konverters können Sie sicher sein, dass sich die Parameter der LED-Quellen nicht verschlechtern und die LEDs ihre vorgesehene Lebensdauer haben.