LED diody mají oproti klasickým žárovkám a zářivkám velké výhody, díky kterým se stále častěji používají v osvětlovacích zařízeních. Většina LED svítidel je vybavena napájecím obvodem a lze je připojit přímo do sítě s napětím 220 V, ale existují i modely, jejichž provozní napětí musí být 12 nebo 24 V. K tomu jsou k dispozici napájecí zdroje pro LED svítidla , které jsou součástí sady nebo se dokupují samostatně.
Vlastnosti napájecího zdroje LED
Abychom porozuměli vlastnostem napájení LED žárovek, je nutné vzít v úvahu vlastnosti provozu LED.
Jak víte, LED je elektronické zařízení s polovodičovým pn přechodem, které při průchodu proudu tímto přechodem vyzařuje světelnou energii. Jak množství světelné energie prochází přechodem proudu, zvyšuje se. Zároveň se pro každou LED začne uvolňovat velké množství tepla, když se proud příliš zvýší, což vede ke spálení zařízení. Proto musí být množství proudu procházejícího LED omezeno.
V nejjednodušším případě jako takový omezovač slouží rezistor zapojený do série s LED. Toto omezující schéma se často používá u LED pásků. Nevýhodou takového schématu je spotřeba energie samotného odporu.
LED lampy
Složení běžné LED lampy s paticí E27 zahrnuje následující prvky:
- LED čip;
- difuzér;
- tištěný spoj;
- chladič;
- Zdroj napájení;
- podstavec.
Přestože je účinnost LED diod poměrně vysoká, poměrně značná část energie, která je jim dodaná, se přeměňuje na teplo. Proto se používá zářič, který toto teplo odvádí v lampě.
Pro zajištění napájení v LED lampách se používá obvod obsahující můstkový usměrňovač a nejjednodušší filtr sestávající z kondenzátoru a rezistoru. Pro snížení napětí je do usměrňovacího obvodu zapojen do série rezistor nebo kondenzátor.
Hodnoty rezistoru a kondenzátoru pro lampu MR-16 jsou 1,6 kΩ a 0,8 μF.
Jedná se o zjednodušený obvod, který pracuje v podmínkách sítě bez napěťových špiček nebo rázových impulzů. Pokud je taková lampa našroubována do nestabilní sítě, lze brzy očekávat její vyhoření dříve, než je termín provozu stanovený podle názvosloví. Nevýhodu takového schématu lze také nazvat přítomností pulzace proudu, která s přihlédnutím k nízké setrvačnosti LED vede k pulzaci světla, to znamená, že se kvalita osvětlení zhoršuje.
Napájecí jednotky
Speciální napájecí zdroje pro LED svítidla pomáhají zlepšit kvalitu osvětlení a zvýšit výkon LED. Existují transformátorové a pulzní napájecí zdroje a také budiče.
Napájecí zdroje prvního a druhého typu jsou zařízení sloužící k získání stabilizovaného napětí.
Transformátorová jednotka se skládá z následujících prvků:
- snižovací transformátor;
- usměrňovač;
- filtr;
- stabilizátor.
Pomocí transformátoru se napětí 220 V sníží na pracovní napětí 12 nebo 24 V. Po usměrnění pomocí výkonových diod zapojených podle můstkového obvodu je napětí přivedeno na vyhlazovací filtr a následně ke stabilizátoru.
Klady:
- jednoduchost schématu;
- křižovatka se sítí 220 V;
- může pracovat v klidovém režimu
Nevýhody:
- velká hmotnost a rozměry;
- nízká účinnost;
- nesnášenlivost přetížení.
Pracovní frekvence pulzního napájecího zdroje je vyšší než u transformátoru, takže v něm zabudovaný transformátor má vyšší účinnost a menší hmotnost. Stejně jako předchozí možnost poskytuje připojení k síti 220 V. Nevýhodou je netolerance chodu naprázdno a přetížení.
Driver je pulzní zdroj stabilizovaného proudu, jehož hlavními prvky jsou:
- akumulační plyn;
- tranzistorový klíč;
- schéma správy klíčů.
Pracovní frekvence je 30-50 kHz. Napětí na LED se mění podle naměřených hodnot proudu v obvodu.
Charakteristickým rysem budičů je přítomnost nesinusových proudů na jejich vstupu, což je způsobeno pulzní povahou jeho provozu. Proto mají kvalitní drivery dvoustupňový okruh. První stupeň je určen k filtrování vstupního signálu a druhý stupeň má poskytovat specifikovaný stabilizovaný proud.
Hlavním parametrem budiče je hodnota stabilizovaného proudu. To znamená následující. Nechť existuje ovladač s proudem 300 mA a výkonem 10 W. Když je na její výstup připojena LED s proudem 300 mA a napětím 3 V, bude LED protékat proud 300 mA. Výstupní napětí budiče bude 3 V. Při sériovém připojení dvoufázových zařízení k budiči bude výstupní napětí 6 V a proud zůstane rovný 300 mA. Při připojení dalšího zařízení zůstane proud stejný, i když napětí na výstupu driveru vzroste na 9 V. To znamená, že driver v každém případě zachová zadanou hodnotu proudu.
Existují poměrně výkonné ovladače. Například ovladač JNY-JC30W pro 30wattový LED světlomet produkuje výstupní proud 900 mA při výstupním napětí 21-40 V.
Možnost volby výkonu
Pokud lampy osvětlují místnost, která nevyžaduje zvláštní kvalitu světla, pak je docela možné použít napájecí jednotky transformátorového nebo pulzního typu. V tomto případě nebudou světelné pulzace v důsledku napěťových rázů nijak zvlášť patrné.
V případě, že je vyžadován vysoce kvalitní světelný tok a pokud tato lampa spotřebovává hodně energie, doporučuje se použít ovladač.
Umístění lampy také ovlivňuje výběr napájecích jednotek. Zejména ovlivňuje stupeň ochrany. V obývacím pokoji by měla být nižší a v agresivním prostředí s prachem, vlhkostí budou požadavky vyšší.
Hodnocení napájecí jednotky
Při výběru napájecího zdroje musíte nejprve vyhodnotit výkon lampy. Výkon napájecí jednotky by měl být větší než výkon spotřebovaný světelným zdrojem a je lepší, když má tento výkon rezervu 20-30%.
Při nákupu LED je nutné pro ně ihned vybrat vhodný napájecí zdroj. Zároveň je nutné počítat s napájecím proudem a napětím na LED. Například bílá LED s proudem 300 mA má úbytek napětí 3-3,4 V, to znamená, že potřebný výkon je přibližně 1 W.
Z toho vyplývá, že pro LED svítilnu s 10 bílými LED je vhodný budič s proudem 300 mA a výkonem 10 W.
A v lampě s červenými LED diodami při proudu 300 mA lze nainstalovat 15 LED. Vždyť úbytek napětí na takové LED je pouze 1,8-2,0 V. A potřebný výkon pro červenou diodu je přibližně 0,6 W.