I LED presentano grandi vantaggi rispetto alle lampade a incandescenza convenzionali e alle lampade fluorescenti, grazie alle quali sono sempre più utilizzati negli apparecchi di illuminazione. La maggior parte delle lampade a LED è dotata di un circuito di alimentazione e può essere collegata direttamente a una rete con una tensione di 220 V, ma esistono anche modelli la cui tensione operativa deve essere di 12 o 24 V. Per questi vengono forniti alimentatori per lampade a LED , inclusi nel set o acquistati separatamente.
Caratteristiche dell’alimentazione dei LED
Per comprendere le caratteristiche dell’alimentazione delle lampade a LED, è necessario tenere conto delle caratteristiche del funzionamento dei LED.
Come sapete, un LED è un dispositivo elettronico con una giunzione pn a semiconduttore, che emette energia luminosa quando una corrente passa attraverso questa giunzione. Man mano che la quantità di energia luminosa passa attraverso l’attuale transizione aumenta. Allo stesso tempo, inizia a rilasciare molto calore per ogni LED quando la corrente aumenta troppo, il che porta alla combustione del dispositivo. Pertanto, la quantità di corrente che scorre attraverso il LED deve essere limitata.
Nel caso più semplice, un resistore collegato in serie con un LED funge da tale limitatore. Questo schema di limitazione viene spesso utilizzato nelle strisce LED. Lo svantaggio di un tale schema è il consumo energetico del resistore stesso.
Lampade a LED
La composizione di una normale lampada a LED con attacco E27 comprende i seguenti elementi:
- circuito integrato del LED;
- diffusore;
- scheda a circuito stampato;
- termosifone;
- Alimentazione elettrica;
- zoccolo.
Sebbene l’efficienza dei LED sia piuttosto elevata, una parte abbastanza significativa dell’energia fornita viene convertita in calore. Pertanto, viene utilizzato un radiatore per dissipare questo calore nella lampada.
Per fornire energia alle lampade a LED, viene utilizzato un circuito che include un raddrizzatore a ponte e il filtro più semplice costituito da un condensatore e un resistore. Per ridurre la tensione, un resistore o un condensatore è collegato in serie al circuito di rettifica.
I valori del resistore e del condensatore per la lampada MR-16 sono rispettivamente di 1,6 kΩ e 0,8 μF.
Questo è un circuito semplificato che funziona in condizioni di rete senza picchi di tensione o impulsi di sovratensione. Se una tale lampada viene avvitata in una rete instabile, ci si può presto aspettare che si bruci prima del termine di funzionamento stabilito secondo la nomenclatura. Inoltre, lo svantaggio di un tale schema può essere chiamato la presenza di pulsazioni di corrente, che, tenendo conto della bassa inerzia dei LED, porta alla pulsazione della luce, cioè la qualità dell’illuminazione si deteriora.
Unità di alimentazione
Speciali alimentatori per lampade a LED aiutano a migliorare la qualità dell’illuminazione e ad aumentare la potenza dei LED. Sono disponibili trasformatori e alimentatori a impulsi, oltre a driver.
Gli alimentatori del primo e del secondo tipo sono dispositivi utilizzati per ottenere una tensione stabilizzata.
L’unità di trasformazione è composta dai seguenti elementi:
- trasformatore step-down;
- raddrizzatore;
- filtro;
- stabilizzatore.
Con l’aiuto di un trasformatore, la tensione di 220 V viene ridotta a una tensione di lavoro di 12 o 24 V. Dopo la rettifica con l’aiuto di diodi di potenza collegati secondo il circuito a ponte, la tensione viene fornita al filtro di livellamento, quindi allo stabilizzatore.
Professionisti:
- semplicità dello schema;
- giunzione con rete 220 V;
- può funzionare in modalità inattiva
Contro:
- grande peso e dimensioni;
- bassa efficienza;
- intolleranza al sovraccarico.
La frequenza operativa dell’alimentatore a impulsi è superiore a quella del trasformatore, quindi il trasformatore integrato ha una maggiore efficienza e un peso inferiore. Come l’opzione precedente, fornisce una connessione alla rete 220 V. Lo svantaggio è l’intolleranza al minimo e ai sovraccarichi.
Il driver è una sorgente di impulsi di corrente stabilizzata, i cui elementi principali sono:
- acceleratore cumulativo;
- chiave a transistor;
- schema di gestione delle chiavi.
La frequenza operativa è di 30-50 kHz. La tensione sul LED cambia in base alle letture della corrente nel circuito.
Una caratteristica dei driver è la presenza di correnti non sinusoidali al suo ingresso, dovuta alla natura pulsata del suo funzionamento. Pertanto, i driver di alta qualità hanno un circuito a due stadi. Il primo stadio è progettato per filtrare il segnale di ingresso e il secondo stadio è quello di fornire la corrente stabilizzata specificata.
Il parametro principale del driver è il valore della corrente stabilizzata. Ciò significa quanto segue. Lascia che ci sia un driver con una corrente di 300 mA e una potenza di 10 W. Quando un LED con una corrente di 300 mA e una tensione di 3 V è collegato alla sua uscita, una corrente di 300 mA fluirà attraverso il LED. La tensione di uscita del driver sarà di 3 V. Quando si collegano dispositivi bifase in serie al driver, la tensione di uscita sarà di 6 V e la corrente rimarrà pari a 300 mA. Quando si collega il dispositivo successivo, la corrente rimarrà la stessa, anche se la tensione all’uscita del driver aumenterà a 9 V. Cioè, in ogni caso, il driver mantiene il valore di corrente specificato.
Ci sono driver abbastanza potenti. Ad esempio, il driver JNY-JC30W per un proiettore LED da 30 watt produce una corrente di uscita di 900 mA a una tensione di uscita di 21-40 V.
Scelta dell’opzione di alimentazione
Se le lampade illuminano una stanza che non richiede una particolare qualità della luce, è del tutto possibile utilizzare alimentatori a trasformatore oa impulsi. In questo caso, le pulsazioni luminose dovute a picchi di tensione non saranno particolarmente evidenti.
Nel caso in cui sia richiesto un flusso luminoso di alta qualità, nonché se questa lampada consuma molta energia, si consiglia di utilizzare un driver.
La posizione della lampada influisce anche sulla scelta degli alimentatori. In particolare, influisce sul grado di protezione. In un soggiorno dovrebbe essere più basso e in un ambiente aggressivo con polvere, umidità, i requisiti saranno più elevati.
Classificazione dell’unità di alimentazione
Quando si sceglie un alimentatore, è necessario prima valutare la potenza della lampada. La potenza dell’alimentatore dovrebbe essere maggiore della potenza consumata dalla sorgente luminosa, ed è meglio se questa potenza ha un margine del 20-30%.
Al momento dell’acquisto dei LED, è necessario selezionare immediatamente un alimentatore adatto a loro. Allo stesso tempo, è necessario tenere conto della corrente di alimentazione e della tensione sul LED. Ad esempio, un LED bianco con una corrente di 300 mA ha una caduta di tensione di 3-3,4 V, ovvero la potenza richiesta è di circa 1 W.
Ne consegue che un driver con una corrente di 300 mA e una potenza di 10 W è adatto per una lampada a LED con 10 LED bianchi.
E in una lampada con LED rossi a una corrente di 300 mA, è possibile installare 15 LED. Dopotutto, la caduta di tensione su un tale LED è di soli 1,8-2,0 V. E la potenza richiesta per un diodo rosso è di circa 0,6 W.