LED diody dnes zaujímají přední místo mezi nejúčinnějšími zdroji umělého světla. To je z velké části způsobeno vysoce kvalitními napájecími zdroji pro ně. Při práci ve spojení se správně zvoleným driverem si LED udrží stabilní jas světla po dlouhou dobu a životnost LED bude velmi, velmi dlouhá, měřeno v desítkách tisíc hodin.
Správně zvolený ovladač pro LED je tedy klíčem k dlouhému a spolehlivému provozu světelného zdroje. A v tomto článku se pokusíme pokrýt téma, jak vybrat správný ovladač pro LED, co hledat a jaké jsou obecně.
LED driver je stabilizovaný zdroj konstantního napětí nebo konstantního proudu. Obecně platí, že zpočátku je ovladač LED zdrojem stabilního proudu, ale dnes se dokonce i zdroje konstantního napětí pro LED nazývají ovladače LED. To znamená, že můžeme říci, že hlavní podmínkou jsou stabilní charakteristiky stejnosměrného napájení.
Pro požadovanou zátěž je zvoleno elektronické zařízení (v podstatě stabilizovaný pulsní měnič), ať už se jedná o sadu jednotlivých LED sestavených do sériového řetězce, nebo paralelní sadu takových řetězců, případně pásek nebo dokonce jednu výkonnou LED.
Stabilizovaný zdroj konstantního napětí se dobře hodí pro napájení LED pásků, LED linek nebo pro napájení sady několika výkonných LED zapojených paralelně po jedné – to znamená, když je přesně známo jmenovité napětí zátěže LED a stačí vybrat napájecí zdroj pro jmenovité napětí při odpovídajícím maximálním výkonu.
Obvykle to nezpůsobuje problémy, například: 10 LED při 12 V, 10 W každá, bude vyžadovat 100 W 12 V napájecí zdroj, dimenzovaný na maximální proud 8,3 A. Zbývá pouze upravit výstupní napětí pomocí nastavovacího odporu na straně a máte hotovo.
Pro složitější LED sestavy, zejména při zapojení více LED do série, potřebujete nejen napájecí zdroj se stabilizovaným výstupním napětím, ale plnohodnotný LED driver – elektronické zařízení se stabilizovaným výstupním proudem. Zde je hlavním parametrem proud a napájecí napětí sestavy LED se může automaticky měnit v určitých mezích.
Pro rovnoměrný svit LED sestavy je nutné zajistit jmenovitý proud všemi krystaly, nicméně úbytek napětí na krystalech se může u různých LED lišit (protože I-V charakteristiky každé z LED v sestavě jsou mírně různé), takže napětí nebude na každé LED stejné, ale proud by měl být stejný.
LED drivery jsou vyráběny převážně pro napájení z 220 voltové sítě nebo z 12 voltové palubní sítě vozidla. Výstupní parametry budiče jsou specifikovány ve formě rozsahu napětí a jmenovitého proudu.
Například driver s výstupem 40-50 voltů, 600 mA vám umožní zapojit do série čtyři 12-voltové LED s výkonem 5-7 wattů. Každá LED klesne přibližně o 12 voltů, proud sériovým řetězcem bude přesně 600 mA, zatímco napětí 48 voltů spadá do provozního rozsahu ovladače.
Ovladač pro LED se stabilizovaným proudem je univerzální napájecí zdroj pro LED sestavy a jeho účinnost je poměrně vysoká a zde je důvod.
Výkon sestavy LED je důležitým kritériem, ale co určuje tento výkon? Pokud by proud nebyl stabilizován, pak by se značná část výkonu rozptýlila na vyrovnávacích odporech sestavy, to znamená, že účinnost by byla nízká. Ale s proudově stabilizovaným driverem nejsou potřeba vyrovnávací odpory a výsledná účinnost světelného zdroje bude velmi vysoká.
Ovladače od různých výrobců se liší výstupním výkonem, třídou ochrany a základnou použitých prvků. Zpravidla je založen na pulzním PWM měniči na specializovaném mikroobvodu, se stabilizací proudového výstupu a ochranou proti zkratu a přetížení.
Napájení 220 V AC nebo 12 V DC. Nejjednodušší kompaktní drivery s nízkonapěťovým napájením lze implementovat na jeden univerzální čip, ale jejich spolehlivost je vzhledem ke zjednodušení nižší. Nicméně taková řešení jsou populární v automatickém ladění.
Při výběru ovladače pro LED byste měli pochopit, že použití rezistorů nechrání před rušením ani použití zjednodušených obvodů se zhášecími kondenzátory. Případné napěťové rázy procházejí odpory a kondenzátory a nelineární I-V charakteristika LED se jistě projeví ve formě proudového rázu přes krystal a to je pro polovodič škodlivé. Lineární stabilizátory také nejsou nejlepší variantou z hlediska odolnosti vůči rušení a účinnost takových řešení je nižší.
Nejlepší je, když je předem znám přesný počet, výkon a spínací obvod LED a všechny LED v sestavě budou stejného modelu a ze stejné šarže. Poté vyberte ovladač.
Rozsah vstupních napětí, výstupních napětí a jmenovitého proudu musí být vyznačen na pouzdru. Na základě těchto parametrů je vybrán ovladač. Věnujte pozornost třídě ochrany krytu.
Pro výzkumné úkoly jsou vhodné například bezbalíčkové LED ovladače, takové modely jsou dnes na trhu široce zastoupeny. Pokud potřebujete umístit výrobek do pouzdra, uživatel si může pouzdro vyrobit samostatně.
Doufám, že vám byl tento článek užitečný. Podívejte se také na další články z kategorie Vše o LED
Mnoho lidí si dost často plete zdroje a ovladače, připojuje LED a LED pásky ze špatných zdrojů.
Výsledkem je, že po krátké době selžou a vy netušíte, jaký byl důvod, a začnete mylně obviňovat „nekvalitního“ výrobce.
Podívejme se blíže na to, jaké jsou jejich rozdíly a kdy je třeba použít jeden nebo jiný zdroj energie. Nejprve se ale krátce podíváme na typy napájecích zdrojů.
Dnes je poměrně vzácné vidět použití transformátorového napájecího zdroje. Schéma jejich montáže a provozu je poměrně jednoduché a srozumitelné.
Nejdůležitějším prvkem je zde jednoznačně transformátor. Doma převádí napětí 220V na 12 nebo 24V. To znamená, že dochází k přímé konverzi jednoho napětí na druhé.
Frekvence sítě je obvyklých 50 Hertzů.
Další za ním je usměrňovač. Usměrňuje sinusoidu střídavého napětí a na výstupu vytváří „konstantní“ napětí. To znamená, že 12V dodávané spotřebiteli je již konstantní napětí 12V a není střídavé.
Toto schéma má 3 hlavní výhody:
- jeho jednoduchost
- jednoduchost designu
- relativní spolehlivost
Najdou se zde však i nevýhody, které přiměly vývojáře přemýšlet a přijít s něčím modernějším.
- za prvé je těžký a má slušné rozměry
- jako důsledek první nevýhody – velká spotřeba kovu na sestavení celé konstrukce
- No a celé to zhoršuje nízké kosinus phi a nízká účinnost
Proto byly vynalezeny spínané zdroje. Je zde trochu jiný princip fungování.
Za prvé, okamžitě dojde k usměrnění napětí. To znamená, že AC 220V je přivedeno na vstup a okamžitě převedeno na DC 220V na vstupu.
Další je pulzní generátor. Jeho hlavním úkolem je vytvářet uměle střídavé napětí s velmi vysokou frekvencí. Několik desítek nebo dokonce stovek kilohertzů (od 30 do 150 kHz). Porovnejte to s 50 Hz, na které jsme zvyklí v domácích zásuvkách.
Mimochodem, kvůli tak obrovské frekvenci prakticky neslyšíme hučení pulzních transformátorů. To je vysvětleno skutečností, že lidské ucho je schopno rozlišit zvuk až do 20 kHz, ne více.
Třetím prvkem v obvodu je pulzní transformátor. Tvarem i provedením připomíná ten obyčejný. Jeho hlavním rozdílem jsou však malé celkové rozměry.
To je přesně to, čeho je dosaženo díky vysoké frekvenci.
Z těchto tří prvků je nejdůležitější pulzní generátor. Bez toho by nebyl tak relativně malý napájecí zdroj.
Výhody pulzních bloků:
- nízká cena, pokud to samozřejmě porovnáte z hlediska výkonu, a stejnou jednotku sestavenou na konvenčním transformátoru
- Účinnost od 90 do 98 %
- napájecí napětí lze dodávat v širokém rozsahu
- u kvalitního výrobce napájecího zdroje mají spínané UPS vyšší kosinus phi
Existují také nevýhody:
- složitost montážního schématu
- komplexní design
- Pokud narazíte na nekvalitní pulzní jednotku, uvolní do sítě hromadu vysokofrekvenčního rušení, které ovlivní provoz dalších zařízení
Jednoduše řečeno, napájecí zdroj, ať už běžný nebo spínaný, je zařízení s přísně jedním výstupním napětím. Samozřejmě může být „zkroucený“, ale ne ve velkém rozsahu.
Takové bloky nejsou vhodné pro LED lampy. K jejich napájení se proto používají ovladače.
Proč nelze pro LED použít jednoduchý napájecí zdroj a proč je přesně potřeba ovladač?
Ovladač je zařízení podobné napájecímu zdroji.
Jakmile však k němu připojíte zátěž, nutí to ne napětí, ale proud, aby se stabilizoval na jedné úrovni!
LED diody jsou „napájeny“ elektrickým proudem. Mají také takovou charakteristiku, jako je pokles napětí.
Pokud na LED vidíte nápis 10mA a 2,7V, znamená to, že maximální přípustný proud pro něj je 10mA, ne více.
Když protéká proud této velikosti, LED ztratí 2,7 V. Ztratí se a nebude potřeba pro práci. Dosáhnete stabilizace proudu a LED bude fungovat dlouho a jasně.
LED je navíc polovodič. A odpor tohoto polovodiče závisí na napětí, které je na něj aplikováno. Odpor se mění podle grafu – charakteristika proud-napětí.
Když se na to podíváte, můžete vidět, že i když příliš nezvýšíte nebo nesnížíte napětí, dramaticky změní hodnotu proudu několikrát.
Navíc závislost není přímo úměrná.
Zdá se, že jakmile nastavíte přesné napětí, můžete získat jmenovitý proud, který je vyžadován pro LED. Zároveň nepřekročí limitní hodnoty. Zdá se, že běžný blok by si s tím měl poradit.
Všechny LED však mají jedinečné parametry a vlastnosti. Při stejném napětí mohou „jíst“ různé proudy.
A rozsah provozních teplot LED žárovek je velmi široký.
Například v zimě může být venku -30 stupňů a v létě je už +40. A tohle je na stejném místě.
Pokud tedy takové lampy připojíte z běžného spínaného zdroje, a nikoli z ovladače, bude jejich provozní režim absolutně nepředvídatelný.
Samozřejmě budou fungovat, ale není známo, v jakém režimu světelného výkonu a jak dlouho. Taková práce končí vždy stejně – spálením LED.
Mimochodem, když teplota stoupá, světelný tok LED lamp vždy klesá, a to i u těch připojených přes driver. U nekvalitních vzorků po cca hodinovém chodu a zahřátí světelný tok velmi silně klesá.
U vysoce kvalitních výrobků se světelný tok zahříváním mírně snižuje, ale stále klesá.
Po spuštění je tedy třeba každé lampě dát čas, aby dosáhla svého provozního režimu a světelný tok se ustálil. Jeho změna by neměla být větší než 10 % původní.
Mnoho bezohledných výrobců šidí a měří tyto parametry ihned po zapnutí, kdy je průtok ještě na maximu.
Pokud potřebujete připojit několik LED, pak jsou zapojeny do série. To je nutné, aby všemi prvky protékal stejný proud, navzdory jejich rozdílným charakteristikám proudového napětí (voltampérové charakteristiky).
A tento sériový řetězec je připojen k ovladači. Tyto řetězy lze různě kombinovat. Vytvářejte sériově paralelní nebo hybridní obvody.
Řidiči mají samozřejmě také své nepopiratelné nevýhody:
- za prvé, jsou určeny pouze pro určitý proud a výkon
To znamená, že pro každý ovladač budete muset pokaždé vybrat určitý počet LED. Pokud jeden z nich během provozu náhodou selže, řidič pošle veškerý proud do zbývajících.
Což povede k jejich přehřátí a následnému vyhoření. To znamená, že ztráta jedné LED znamená poruchu celého řetězce.
Existují také univerzální modely ovladačů, pro které není důležitý počet LED, hlavní věc je, že jejich celkový výkon nepřesahuje přípustný limit. Jsou ale mnohem dražší.
- vysoce specializované na LED diody
Jednoduché napájecí zdroje lze použít pro různé potřeby, všude tam, kde je potřeba 12V nebo více, například pro video monitorovací systémy.
Hlavním účelem ovladačů jsou LED diody.
Existují tovární lampy bez řidiče? Jíst. Není to tak dávno, co se na trhu objevilo mnoho takových LED lamp a reflektorů.
Jejich energetická účinnost však není příliš vysoká, na úrovni klasických zářivek. A jak se bude chovat v případě případných změn parametrů v našich sítích, je velkou otázkou.
Samostatnou záležitostí jsou LED pásky. Nevyžadují vůbec ovladače a jak víte, jsou připojeny z obvyklých 12-36V napájecích zdrojů.
Zdá se, že je v tom háček? Jsou tam i LEDky.
Všichni jste viděli pájené odpory (rezistory) na LED páscích.
Jsou přesně zodpovědné za omezení proudu na jmenovitou hodnotu. Jeden rezistor je instalován přes tři LED zapojené do série.
Takové části pásky, navržené pro napětí 12 voltů, se nazývají shluky. Tyto jednotlivé shluky jsou vzájemně paralelně spojeny po celé délce pásky.
A právě díky tomuto paralelnímu zapojení je do všech LED přiváděno stejné napětí 12V. Díky shlukování při instalaci nízkonapěťového pásku jej lze snadno rozřezat na malé kousky skládající se z minimálně 3 LED.
Zdálo by se, že řešení bylo nalezeno, ale kde je ta nevýhoda? A hlavní nevýhodou takového zařízení je, že tyto odpory nevykonávají žádnou užitečnou práci.
Pouze dodatečně ohřívají okolní prostor a samotnou LED v jeho blízkosti. To je důvod, proč LED pásky nesvítí tak jasně, jak bychom si přáli. Díky tomu se používají pouze jako doplňkové osvětlení interiéru.
Porovnejte 60-70 lumenů/W pro LED pásky oproti 120-140 lumenů/W pro lampy a řešení založená na ovladačích.
Nabízí se otázka: je možné najít pásku bez odporu a připojit k ní ovladač samostatně? Ano, taková zařízení se používají například v LED panelech.
Často se montují do zavěšených podhledů a dalších. Používají se bez odporu. Říká se jim také aktuální LED lišty.
Přesně ty aktuální. Zde jsou všechny jednotlivé sekce pravítek zapojeny sériově do jednoho ovladače. A vše funguje skvěle.
