Diody LED mają ogromne zalety w porównaniu z konwencjonalnymi żarówkami i świetlówkami, dzięki czemu są coraz częściej stosowane w sprzęcie oświetleniowym. Większość lamp LED jest wyposażona w obwód zasilający i może być podłączona bezpośrednio do sieci o napięciu 220 V, ale są też modele, których napięcie robocze musi wynosić 12 lub 24 V. Do nich dostarczane są zasilacze do lamp LED , które są dołączone do zestawu lub do kupienia osobno.
Cechy zasilania diod LED
Aby zrozumieć cechy zasilania lamp LED, należy wziąć pod uwagę cechy działania diod LED.
Jak wiadomo, dioda LED to urządzenie elektroniczne z półprzewodnikowym złączem pn, które emituje energię świetlną, gdy prąd przepływa przez to złącze. Gdy ilość energii świetlnej przechodzi przez przejście prądu, wzrasta. Jednocześnie z każdej diody zaczyna wydzielać się dużo ciepła, gdy prąd za bardzo wzrasta, co prowadzi do spalenia urządzenia. Dlatego ilość prądu przepływającego przez diodę LED musi być ograniczona.
W najprostszym przypadku takim ogranicznikiem jest rezystor połączony szeregowo z diodą LED. Ten schemat ograniczający jest często stosowany w taśmach LED. Wadą takiego schematu jest pobór mocy samego rezystora.
Lampy LED
W skład zwykłej lampy LED z trzonkiem E27 wchodzą następujące elementy:
- układ LED;
- dyfuzor;
- płytka drukowana;
- kaloryfer;
- Zasilacz;
- cokół.
Chociaż wydajność diod LED jest dość wysoka, to dość znaczna część dostarczanej do nich energii zamieniana jest na ciepło. Dlatego grzejnik służy do rozpraszania tego ciepła w lampie.
Do zasilania lamp LED stosuje się obwód zawierający mostek prostowniczy i najprostszy filtr składający się z kondensatora i rezystora. Aby zmniejszyć napięcie, rezystor lub kondensator jest połączony szeregowo z obwodem prostowniczym.
Wartości rezystora i kondensatora dla lampy MR-16 wynoszą odpowiednio 1,6 kΩ i 0,8 μF.
Jest to uproszczony układ, który pracuje w warunkach sieciowych bez skoków napięcia i impulsów udarowych. Jeśli taka lampa zostanie wkręcona w niestabilną sieć, to wkrótce można się spodziewać, że przepali się ona wcześniej niż okres eksploatacji ustalony zgodnie z nomenklaturą. Również wadę takiego schematu można nazwać obecnością pulsacji prądu, co biorąc pod uwagę niską bezwładność diod LED, prowadzi do pulsacji światła, czyli pogarsza się jakość oświetlenia.
Zasilacze
Specjalne zasilacze do lamp LED pomagają poprawić jakość oświetlenia i zwiększyć moc diod LED. Są zasilacze transformatorowe i impulsowe, a także sterowniki.
Zasilacze pierwszego i drugiego typu to urządzenia służące do uzyskania stabilizowanego napięcia.
Zespół transformatora składa się z następujących elementów:
- transformator obniżający napięcie;
- prostownik;
- filtr;
- stabilizator.
Za pomocą transformatora napięcie 220 V jest redukowane do napięcia roboczego 12 lub 24 V. Po wyprostowaniu za pomocą diod mocy połączonych zgodnie z obwodem mostkowym napięcie jest dostarczane do filtra wygładzającego, a następnie do stabilizatora.
Plusy:
- prostota schematu;
- połączenie z siecią 220 V;
- może pracować w trybie bezczynności
Cons:
- duża waga i wymiary;
- słaba efektywność;
- nietolerancja przeciążenia.
Częstotliwość pracy zasilacza impulsowego jest wyższa niż transformatora, dzięki czemu wbudowany w niego transformator ma wyższą wydajność i mniejszą wagę. Podobnie jak poprzednia opcja, zapewnia połączenie z siecią 220 V. Wadą jest nietolerancja biegu jałowego i przeciążeń.
Sterownik jest impulsowym źródłem stabilizowanego prądu, którego głównymi elementami są:
- akumulacyjna przepustnica;
- klucz tranzystorowy;
- schemat zarządzania kluczami.
Częstotliwość robocza wynosi 30-50 kHz. Napięcie na diodzie LED zmienia się zgodnie z odczytami prądu w obwodzie.
Cechą przetworników jest występowanie na jego wejściu prądów niesinusoidalnych, co wynika z pulsacyjnego charakteru jego pracy. Dlatego wysokiej jakości sterowniki mają obwód dwustopniowy. Pierwszy stopień ma na celu filtrowanie sygnału wejściowego, a drugi stopień ma zapewnić określony stabilizowany prąd.
Głównym parametrem sterownika jest wartość prądu stabilizowanego. Oznacza to, co następuje. Niech będzie sterownik o prądzie 300 mA i mocy 10 W. Gdy do jego wyjścia podłączona zostanie dioda LED o natężeniu 300 mA i napięciu 3 V, przez diodę popłynie prąd o natężeniu 300 mA. Napięcie wyjściowe sterownika wyniesie 3 V. W przypadku szeregowego podłączenia do sterownika urządzeń 2-fazowych napięcie wyjściowe wyniesie 6 V, a prąd pozostanie równy 300 mA. Po podłączeniu kolejnego urządzenia prąd pozostanie taki sam, chociaż napięcie na wyjściu sterownika wzrośnie do 9 V. Oznacza to, że w każdym przypadku sterownik utrzymuje określoną wartość prądu.
Istnieją dość potężne sterowniki. Na przykład sterownik JNY-JC30W do 30-watowego reflektora LED wytwarza prąd wyjściowy 900 mA przy napięciu wyjściowym 21-40 V.
Wybór opcji zasilania
Jeśli lampy oświetlają pomieszczenie, które nie wymaga specjalnej jakości światła, całkiem możliwe jest zastosowanie zasilaczy transformatorowych lub impulsowych. W takim przypadku pulsacje światła spowodowane skokami napięcia nie będą szczególnie zauważalne.
W przypadku, gdy wymagany jest strumień światła wysokiej jakości, a także jeśli lampa ta zużywa dużo energii, zaleca się użycie sterownika.
Umiejscowienie lampy wpływa również na wybór zasilaczy. W szczególności wpływa na stopień ochrony. W salonie powinien być niższy, aw agresywnym środowisku z kurzem, wilgocią wymagania będą wyższe.
Ocena zasilacza
Wybierając zasilacz, musisz najpierw ocenić moc lampy. Moc zasilacza powinna być większa niż moc pobierana przez źródło światła i lepiej, jeśli ta moc ma margines 20-30%.
Kupując diody LED należy od razu dobrać do nich odpowiedni zasilacz. Jednocześnie należy wziąć pod uwagę prąd zasilania i napięcie na diodzie LED. Na przykład biała dioda LED o prądzie 300 mA ma spadek napięcia 3-3,4 V, czyli wymagana do niej moc wynosi około 1 W.
Wynika z tego, że sterownik o prądzie 300 mA i mocy 10 W nadaje się do lampy LED z 10 białymi diodami LED.
A w lampie z czerwonymi diodami LED przy prądzie 300 mA można zainstalować 15 diod LED. W końcu spadek napięcia na takiej diodzie wynosi tylko 1,8-2,0 V. A wymagana moc dla czerwonej diody to około 0,6 W.