Qué controlador se necesita para un LED de 10 vatios. chips de controlador LED
Cómo conectar LED de 10W, Y ¿Qué utilidad pueden encontrar?
La matriz LED de 10 W está fabricada con tecnología MCOV y consta de 9 cristales conectados 3 en serie y 3 cadenas en paralelo. Cada cristal está diseñado para un voltaje de 3,2-4,0 V, por lo que en total tres cristales conectados en serie se abren a 9,6 V y funcionan normalmente hasta 12 V, lo que hace que sea bastante fácil usarlos en automóviles y para iluminación de emergencia al conectarlos. directamente a la batería a través de limitación de corrienteresistenciapotencia 2W.
El valor de la resistencia se calcula mediante la ley de Ohm. Con tal conexión a la batería, debido al calentamiento de la resistencia, las pérdidas pueden ascender al 15-25% del valor nominal de la matriz, lo que no es crítico en los automóviles, pero reduce significativamente el tiempo de descarga de la batería durante el alumbrado de emergencia, por lo tanto , para el alumbrado de emergencia se suelen utilizar convertidores DC-DC con una eficiencia superior al 92%.
La calidad de una matriz LED está determinada por tres componentes principales: cristal, fósforo y sustrato. Para un cristal, además de la salida de luz Lm/W, son de gran importancia sus dimensiones geométricas; cuanto más grande es el cristal, mayor es el área de contacto con el sustrato, lo que permite una eliminación más eficiente del calor, y esta es una de las tareas principales. La temperatura de funcionamiento es de 60-65 grados C, pero esto no significa que el radiador pueda calentarse a esa temperatura porque... La temperatura del radiador y del sustrato de la matriz son significativamente diferentes. El sobrecalentamiento del cristal provoca su degradación y una disminución de la vida útil de los LED en varias o decenas de veces y, posteriormente, el fallo de la matriz. El área mínima requerida del radiador es de 200-300 cm2. dependiendo de los parámetros y condiciones de operación. Las matrices más brillantes y de mayor calidad tienen un sustrato de cobre, mientras que las menos brillantes tienen un sustrato de aluminio. El cobre tiene una alta conductividad térmica, por lo que es preferible, pero incluso en aluminio, los LED funcionan normalmente con un disipador de calor suficiente, y si usa la matriz no a la potencia nominal completa, sino al 80% de la potencia nominal, incluso en De aluminio las matrices podrán funcionar durante las 50.000-100.000 horas declaradas por el fabricante.
De las características técnicas se deduce que el conjunto LED de 10 W funciona con un voltaje constante de 12 voltios con una corriente de 900-1000 mA y puede calentarse hasta +60 ° C..
Primero, intentemos encender un LED de 10 W.
Para una prueba, utilizamos una fuente de CC de 12 voltios, en este caso una batería, y un estabilizador de corriente. Además, para probar el encendido del LED, necesitaremos un radiador-refrigerador con una superficie mínima de 600 cm 2.
El estabilizador de corriente más simple se puede ensamblar utilizando un microcircuito LM317 y una resistencia.
Circuito estabilizador de corriente en LM 317 (en adelante lo llamaremos controlador)
Usando la fórmula en la parte inferior de la figura, es muy fácil calcular el valor de resistencia de la resistencia para la corriente requerida. Es decir, la resistencia de la resistencia es igual a 1,25 dividido por la corriente requerida. Para estabilizadores de hasta 0,1 A, es adecuada una potencia de resistencia de 0,25 W. Para corrientes de 350 mA a 1 A, se recomienda 2 W. A continuación se muestra una tabla de resistencias para corrientes para LED ampliamente utilizados.
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Corriente (corriente especificada para una resistencia en serie estándar) |
Resistencia de resistencia |
Nota |
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20 mamá |
62 Ohm |
LED estándar |
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30 mA (29) |
43 Ohm |
"superflujo" y similares |
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40 mA (38) |
33 Ohm |
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80 mA (78) |
16 Ohm |
cuatro cristales |
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350 mA (321) |
3,9 Ohm |
1W |
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750 mA (694) |
1,8 Ohm |
3W |
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1000 mA (962) |
1,3 Ohm |
5 - 10 vatios |
Para conectar un LED de 10 W necesitarás una resistencia con un valor de 1,3 Potencia de ohmios 2W.
El LED funciona con un voltaje de 10 a 12 voltios. En el estabilizador LM 317: una caída de voltaje de 1,25 voltios cuando se estabiliza a 962 mA.
Agregamos diodo de 12V + estabilizador de 1,25V = voltaje de fuente de alimentación de 13,25V. A La batería tiene 13,4~13,8 voltios, ¡lo cual es suficiente!
Montamos el circuito de la siguiente manera:
Fijamos el LED al radiador de aluminio con tornillos autorroscantes. Asegúrese de lubricar toda el área de contacto del LED con el radiador con una fina capa de pasta termoconductora para mejorar la transferencia de calor. Como no existe conexión galvánica entre la base de este LED y sus terminales de contacto, también conectamos el chip LM 317 en el paquete TO 220 al mismo radiador usando pasta térmicamente conductora (¡también se calienta, porque le caen 1,25 voltios! ). Soldar 3 partes según el diagrama.
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Conectamos el terminal “-” de la batería al cable blanco, y el terminal “+” al cable naranja.
¡Y he aquí! Un LED de 10 W ilumina con 1080 lm, lo que corresponde a la intensidad luminosa de una lámpara incandescente de 100 W. Pero a diferencia de una lámpara incandescente con una potencia de 100 W, el LED junto con el controlador calienta solo hasta 45 grados y, lo más importante, consume solo 10 W.
Este diseño se puede utilizar de forma segura en los faros de los automóviles, por ejemplo, para luces de cruce. Lo único que hay que cambiar es aislar el disipador de calor LM 317 de la carrocería del automóvil, ya que el microcircuito tiene una conexión galvánica con el disipador de calor a través de "+", y en el automóvil en la carrocería "-".
El uso generalizado de LED ha llevado a la producción en masa de fuentes de alimentación para ellos. Estos bloques se denominan controladores. Su característica principal es que pueden mantener de manera estable una corriente determinada en la salida. En otras palabras, un controlador para diodos emisores de luz (LED) es una fuente de corriente para alimentarlos.
Objetivo
Dado que los LED son elementos semiconductores, la característica clave que determina el brillo de su brillo no es el voltaje, sino la corriente. Para garantizar que funcionen durante el número de horas indicado, se necesita un controlador que estabiliza la corriente que fluye a través del circuito LED. Es posible utilizar diodos emisores de luz de baja potencia sin controlador, en este caso su función la desempeña una resistencia.
Solicitud
Los controladores se utilizan tanto cuando se alimenta el LED desde una red de 220 V como desde fuentes de voltaje de CC de 9-36 V. Los primeros se utilizan para iluminar habitaciones con lámparas y tiras LED, los segundos se encuentran con mayor frecuencia en automóviles, faros de bicicletas, portátiles. linternas, etc
Principio de funcionamiento
Como ya se mencionó, el conductor es una fuente actual. Sus diferencias con respecto a una fuente de voltaje se ilustran a continuación.
La fuente de tensión produce en su salida una tensión determinada, idealmente independiente de la carga.
Por ejemplo, si conecta una resistencia de 40 ohmios a una fuente de 12 V, fluirá a través de ella una corriente de 300 mA.
Si conecta dos resistencias en paralelo, la corriente total será de 600 mA con el mismo voltaje.
El controlador mantiene la corriente especificada en su salida. El voltaje puede cambiar en este caso.
Conectemos también una resistencia de 40 ohmios al controlador de 300 mA.
El controlador creará una caída de voltaje de 12 V a través de la resistencia.
Si conecta dos resistencias en paralelo, la corriente seguirá siendo de 300 mA, pero el voltaje caerá a 6 V:
Por lo tanto, un controlador ideal es capaz de entregar la corriente nominal a la carga independientemente de la caída de voltaje. Es decir, un LED con una caída de voltaje de 2 V y una corriente de 300 mA arderá tan intensamente como un LED con un voltaje de 3 V y una corriente de 300 mA.
Características principales
Al seleccionar, es necesario tener en cuenta tres parámetros principales: voltaje de salida, corriente y potencia consumida por la carga.
El voltaje de salida del controlador depende de varios factores:
- Caída de voltaje del LED;
- número de LED;
- Método de conexión.
La corriente de salida del controlador está determinada por las características de los LED y depende de los siguientes parámetros:
- potencia del LED;
- brillo.
La potencia de los LED afecta la corriente que consumen, que puede variar según el brillo requerido. El conductor deberá proporcionarles esta corriente.
La potencia de carga depende de:
- potencia de cada LED;
- sus cantidades;
- colores.
En general, el consumo de energía se puede calcular como
donde Pled es la potencia del LED,
N es el número de LED conectados.
La potencia máxima del conductor no debe ser menor.
Vale la pena considerar que para un funcionamiento estable del controlador y evitar su falla, se debe proporcionar una reserva de energía de al menos el 20-30%. Es decir, se debe cumplir la siguiente relación:
donde Pmax es la potencia máxima del conductor.
Además de la potencia y la cantidad de LED, la potencia de carga también depende de su color. Los LED de diferentes colores tienen diferentes caídas de voltaje para la misma corriente. Por ejemplo, el LED rojo XP-E tiene una caída de voltaje de 1,9-2,4 V a 350 mA. Por tanto, su consumo medio de energía es de unos 750 mW.
El XP-E verde tiene una caída de 3,3-3,9 V a la misma corriente, y su potencia media será de unos 1,25 W. Es decir, un controlador de 10 vatios puede alimentar de 12 a 13 LED rojos o de 7 a 8 verdes.
Cómo elegir un controlador para LED. Métodos de conexión de LED
Digamos que hay 6 LED con una caída de voltaje de 2 V y una corriente de 300 mA. Puedes conectarlos de varias maneras y en cada caso necesitarás un controlador con ciertos parámetros:
Es inaceptable conectar 3 o más LED en paralelo de esta manera, ya que puede fluir demasiada corriente a través de ellos, como resultado de lo cual fallarán rápidamente.
Tenga en cuenta que en todos los casos la potencia del controlador es de 3,6 W y no depende del método de conexión de la carga.
Por tanto, es más recomendable seleccionar un controlador para LED ya en la etapa de compra de este último, habiendo determinado previamente el diagrama de conexión. Si primero compra los LED y luego selecciona un controlador para ellos, puede que no sea una tarea fácil, ya que existe una alta probabilidad de que encuentre exactamente la fuente de energía que pueda garantizar el funcionamiento de exactamente esta cantidad de LED conectados de acuerdo con un El circuito específico es pequeño.
tipos
En general, los controladores LED se pueden dividir en dos categorías: lineales y de conmutación.
La salida lineal es un generador de corriente. Proporciona estabilización de la corriente de salida con un voltaje de entrada inestable; Además, el ajuste se produce sin problemas, sin crear interferencias electromagnéticas de alta frecuencia. Son sencillos y económicos, pero su baja eficiencia (menos del 80%) limita su ámbito de aplicación a tiras y LED de bajo consumo.
Los dispositivos de pulso son dispositivos que crean una serie de pulsos de corriente de alta frecuencia en la salida.
Por lo general, funcionan según el principio de modulación de ancho de pulso (PWM), es decir, el valor promedio de la corriente de salida está determinado por la relación entre el ancho de pulso y su período de repetición (este valor se llama ciclo de trabajo).
El diagrama anterior muestra el principio de funcionamiento de un controlador PWM: la frecuencia del pulso permanece constante, pero el ciclo de trabajo varía del 10% al 80%. Esto conduce a un cambio en el valor promedio de la corriente de salida I cp.
Estos controladores se utilizan ampliamente debido a su tamaño compacto y su alta eficiencia (alrededor del 95%). La principal desventaja es el mayor nivel de interferencia electromagnética en comparación con los lineales.
Controlador LED de 220 V
Para su inclusión en una red de 220 V se producen tanto lineales como pulsados. Existen drivers con y sin aislamiento galvánico de la red. Las principales ventajas del primero son la alta eficiencia, confiabilidad y seguridad.
Sin aislamiento galvánico suelen ser más baratos, pero menos fiables y requieren cuidado a la hora de conectarlos, ya que existe riesgo de descarga eléctrica.
conductores chinos
La demanda de controladores para LED contribuye a su producción en masa en China. Estos dispositivos son fuentes de corriente pulsada, normalmente de 350 a 700 mA, a menudo sin carcasa.
Controlador chino para LED de 3w
Sus principales ventajas son el bajo precio y la presencia de aislamiento galvánico. Las desventajas son las siguientes:
- baja confiabilidad debido al uso de soluciones de circuitos económicas;
- falta de protección contra sobrecalentamiento y fluctuaciones en la red;
- alto nivel de interferencia de radio;
- alto nivel de fluctuación de la producción;
- fragilidad.
Toda la vida
Normalmente, la vida útil del controlador es más corta que la de la parte óptica: los fabricantes ofrecen una garantía de 30.000 horas de funcionamiento. Esto se debe a factores como:
- inestabilidad de la tensión de red;
- cambios de temperatura;
- nivel de humedad;
- carga del conductor.
El eslabón más débil del controlador LED son los condensadores de suavizado, que tienden a evaporar el electrolito, especialmente en condiciones de alta humedad y voltaje de suministro inestable. Como resultado, aumenta el nivel de ondulación en la salida del controlador, lo que afecta negativamente el funcionamiento de los LED.
Además, la vida útil se ve afectada por una carga incompleta del conductor. Es decir, si está diseñado para 150 W, pero funciona con una carga de 70 W, la mitad de su potencia regresa a la red, provocando que se sobrecargue. Esto provoca frecuentes cortes de energía. Recomendamos leer sobre.
Circuitos controladores (chips) para LED
Muchos fabricantes producen chips controladores especializados. Veamos algunos de ellos.
ON Semiconductor UC3845 es un controlador de impulsos con una corriente de salida de hasta 1A. A continuación se muestra el circuito controlador para un LED de 10w en este chip.
Supertex HV9910 es un chip controlador de pulsos muy común. La corriente de salida no supera los 10 mA y no tiene aislamiento galvánico.
A continuación se muestra un controlador actual simple en este chip.
Instrumentos de Texas UCC28810. El controlador de pulso de red tiene la capacidad de organizar el aislamiento galvánico. Corriente de salida hasta 750 mA.
En este video se describe otro microcircuito de esta empresa, un controlador para alimentar potentes LED LM3404HV:
El dispositivo funciona según el principio de un convertidor resonante tipo Buck Converter, es decir, la función de mantener la corriente requerida aquí está parcialmente asignada a un circuito resonante en forma de bobina L1 y diodo Schottky D1 (un circuito típico se muestra a continuación) . También es posible configurar la frecuencia de conmutación seleccionando una resistencia R ON.
Maxim MAX16800 es un microcircuito lineal que opera a bajos voltajes, por lo que puede construirle un controlador de 12 voltios. La corriente de salida es de hasta 350 mA, por lo que se puede utilizar como controlador de alimentación para un LED potente, una linterna, etc. Existe la posibilidad de atenuación. A continuación se presenta un diagrama y una estructura típicos.
Conclusión
Los LED exigen mucho más suministro de energía que otras fuentes de luz. Por ejemplo, exceder la corriente en un 20% para una lámpara fluorescente no implicará un deterioro grave en el rendimiento, pero para los LED la vida útil se reducirá varias veces. Por lo tanto, conviene elegir con especial cuidado el controlador para LED.
Los LED para su alimentación requieren el uso de dispositivos que estabilicen la corriente que pasa a través de ellos. En el caso de los indicadores y otros LED de baja potencia, puede arreglárselas con resistencias. Su sencillo cálculo se puede simplificar aún más utilizando la Calculadora LED.
Para utilizar LED de alta potencia, no puede prescindir del uso de dispositivos estabilizadores de corriente: controladores. Los controladores adecuados tienen una eficiencia muy alta, hasta un 90-95%. Además, proporcionan corriente estable incluso cuando cambia el voltaje de la fuente de alimentación. Y esto puede ser relevante si el LED funciona, por ejemplo, con baterías. Los limitadores de corriente más simples (resistencias) no pueden proporcionar esto por su naturaleza.
Puedes aprender un poco sobre la teoría de los estabilizadores de corriente lineal y pulsada en el artículo “Drivers para LED”.
Por supuesto, puedes comprar un controlador ya preparado. Pero es mucho más interesante hacerlo tú mismo. Esto requerirá habilidades básicas para leer diagramas eléctricos y usar un soldador. Veamos algunos circuitos controladores caseros sencillos para LED de alta potencia.
Conductor sencillo. Montado en una placa de pruebas, alimenta el poderoso Cree MT-G2
Un circuito controlador lineal muy simple para un LED. Q1 – Transistor de efecto de campo de canal N de potencia suficiente. Adecuado, por ejemplo, IRFZ48 o IRF530. Q2 es un transistor NPN bipolar. Yo usé 2N3004, puedes usar cualquiera similar. La resistencia R2 es una resistencia de 0,5 a 2 W que determinará la corriente del controlador. La resistencia R2 de 2,2 ohmios proporciona una corriente de 200-300 mA. El voltaje de entrada no debe ser muy alto; es aconsejable no exceder los 12-15 V. El controlador es lineal, por lo que la eficiencia del controlador estará determinada por la relación V LED / V IN, donde V LED es la caída de voltaje a través del LED y V IN es el voltaje de entrada. Cuanto mayor sea la diferencia entre el voltaje de entrada y la caída en el LED y cuanto mayor sea la corriente del controlador, más se calentarán el transistor Q1 y la resistencia R2. Sin embargo, V IN debe ser mayor que V LED en al menos 1-2 V.
Para las pruebas, monté el circuito en una placa y lo encendí con un potente LED CREE MT-G2. El voltaje de la fuente de alimentación es de 9 V, la caída de voltaje en el LED es de 6 V. El conductor trabajó de inmediato. E incluso con una corriente tan pequeña (240 mA), el Mosfet disipa 0,24 * 3 = 0,72 W de calor, lo cual no es nada pequeño.
El circuito es muy simple e incluso se puede montar en un dispositivo terminado.
El circuito del próximo conductor casero también es sumamente sencillo. Implica el uso de un chip convertidor de voltaje reductor LM317. Este microcircuito se puede utilizar como estabilizador de corriente.
Un controlador aún más sencillo en el chip LM317
El voltaje de entrada puede ser de hasta 37 V, debe ser al menos 3 V mayor que la caída de voltaje en el LED. La resistencia de la resistencia R1 se calcula mediante la fórmula R1 = 1,2 / I, donde I es la corriente requerida. La corriente no debe exceder los 1,5 A. Pero con esta corriente, la resistencia R1 debería poder disipar 1,5 * 1,5 * 0,8 = 1,8 W de calor. El chip LM317 también se calentará mucho y no será posible sin un disipador de calor. El controlador también es lineal, por lo que para que la eficiencia sea máxima, la diferencia entre V IN y V LED debe ser lo más pequeña posible. Dado que el circuito es muy sencillo, también se puede montar mediante instalación colgante.
En la misma placa se montó un circuito con dos resistencias de un vatio con una resistencia de 2,2 Ohmios. La intensidad actual resultó ser menor que la calculada, ya que los contactos en la placa no son ideales y agregan resistencia.
El siguiente conductor es un conductor de pulso. Está ensamblado en el chip QX5241.
El circuito también es simple, pero consta de un número ligeramente mayor de piezas y aquí no puede prescindir de hacer una placa de circuito impreso. Además, el chip QX5241 en sí está fabricado en un paquete SOT23-6 bastante pequeño y requiere atención al soldarlo.
El voltaje de entrada no debe exceder los 36 V, la corriente máxima de estabilización es 3 A. El condensador de entrada C1 puede ser cualquier cosa: electrolítico, cerámico o tantalio. Su capacidad es de hasta 100 µF, el voltaje máximo de funcionamiento es al menos 2 veces mayor que el de entrada. El condensador C2 es cerámico. El condensador C3 es cerámico, capacidad de 10 μF, voltaje: al menos 2 veces mayor que el de entrada. La resistencia R1 debe tener una potencia de al menos 1W. Su resistencia se calcula mediante la fórmula R1 = 0,2 / I, donde I es la corriente requerida del controlador. Resistencia R2: cualquier resistencia de 20 a 100 kOhm. El diodo Schottky D1 debe soportar el voltaje inverso con una reserva, al menos 2 veces el valor de la entrada. Y debe estar diseñado para una corriente no menor que la corriente requerida del controlador. Uno de los elementos más importantes del circuito es el transistor de efecto de campo Q1. Este debe ser un dispositivo de campo de canal N con la mínima resistencia posible en estado abierto; por supuesto, debe soportar el voltaje de entrada y la intensidad de corriente requerida con una reserva. Una buena opción son los transistores de efecto de campo SI4178, IRF7201, etc. El inductor L1 debe tener una inductancia de 20-40 μH y una corriente operativa máxima no menor que la corriente requerida del controlador.
El número de piezas de este controlador es muy pequeña, todas ellas de tamaño compacto. El resultado puede ser un driver bastante miniatura y, al mismo tiempo, potente. Este es un controlador de pulso, su eficiencia es significativamente mayor que la de los controladores lineales. Sin embargo, se recomienda seleccionar un voltaje de entrada que sea solo 2-3 V mayor que la caída de voltaje en los LED. El controlador también es interesante porque la salida 2 (DIM) del chip QX5241 se puede utilizar para atenuar, regulando la corriente del controlador y, en consecuencia, el brillo del LED. Para ello, a esta salida se deben suministrar impulsos (PWM) con una frecuencia de hasta 20 KHz. Cualquier microcontrolador adecuado puede manejar esto. El resultado puede ser un controlador con varios modos de funcionamiento.
(13 valoraciones, media 4,58 sobre 5)Una garantía de brillo, eficiencia y durabilidad de las fuentes LED es un suministro de energía adecuado, que puede ser proporcionado por dispositivos electrónicos especiales: controladores para LED. Convierten la tensión alterna de la red de 220 V en tensión continua de un valor determinado. Un análisis de los principales tipos y características de los dispositivos le ayudará a comprender qué función realizan los convertidores y qué buscar al elegirlos.
La función principal de un controlador LED es proporcionar una corriente estabilizada que pasa a través del dispositivo LED. El valor de la corriente que fluye a través del cristal semiconductor debe corresponder a los parámetros de la placa de identificación del LED. Esto asegurará la estabilidad del brillo del cristal y ayudará a evitar su degradación prematura. Además, a una corriente dada, la caída de voltaje corresponderá al valor requerido para la unión p-n. Puede averiguar la tensión de alimentación adecuada para el LED mediante la característica corriente-tensión.
Al iluminar locales residenciales y de oficinas con lámparas y luminarias LED, se utilizan controladores cuya alimentación se suministra desde una red de corriente alterna de 220 V. La iluminación de automóviles (faros, DRL, etc.), los faros de bicicletas y las linternas portátiles utilizan fuentes de alimentación de CC en el rango de 9 a 36 V. Algunos LED de baja potencia se pueden conectar sin un controlador, pero luego se debe incluir una resistencia en el circuito para conectar el LED a una red de 220 voltios.
El voltaje de salida del controlador se indica en el rango de dos valores finales, entre los cuales se garantiza un funcionamiento estable. Hay adaptadores con un intervalo de 3V a varias decenas. Para alimentar un circuito de 3 LED blancos conectados en serie, cada uno de los cuales tiene una potencia de 1 W, necesitará un controlador con valores de salida U - 9-12 V, I - 350 mA. La caída de voltaje para cada cristal será de aproximadamente 3,3 V, para un total de 9,9 V, que estará dentro del rango del controlador.
Principales características de los convertidores.
Antes de comprar un controlador para LED, conviene familiarizarse con las características básicas de los dispositivos. Estos incluyen voltaje de salida, corriente nominal y potencia. El voltaje de salida del convertidor depende de la caída de voltaje en la fuente de LED, así como del método de conexión y la cantidad de LED en el circuito. La corriente depende de la potencia y el brillo de los diodos emisores. El controlador debe proporcionar a los LED la corriente que necesitan para mantener el brillo requerido.
Una de las características importantes del controlador es la potencia que produce el dispositivo en forma de carga. La elección de la potencia del controlador está influenciada por la potencia de cada dispositivo LED, el número total y el color de los LED. El algoritmo para calcular la potencia es que la potencia máxima del dispositivo no debe ser inferior al consumo de todos los LED:
P = P(led) × n,
donde P(led) es la potencia de una única fuente de LED y n es el número de LED.
Además, se debe cumplir una condición obligatoria para garantizar una reserva de marcha del 25-30%. Por lo tanto, el valor de potencia máxima no debe ser inferior al valor (1,3 x P).
También debes tener en cuenta las características de color de los LED. Después de todo, los cristales semiconductores de diferentes colores tienen diferentes caídas de voltaje cuando una corriente de la misma intensidad los atraviesa. Entonces, la caída de voltaje de un LED rojo con una corriente de 350 mA es de 1,9-2,4 V, entonces el valor promedio de su potencia será de 0,75 W. Para el análogo verde, la caída de voltaje está en el rango de 3,3 a 3,9 V y con la misma corriente la potencia será de 1,25 W. Esto significa que se pueden conectar 16 fuentes de LED rojas o 9 verdes al controlador para LED de 12V.
¡Consejo útil! Al elegir un controlador para LED, los expertos aconsejan no descuidar el valor máximo de potencia del dispositivo.
¿Cuáles son los tipos de controladores para LED por tipo de dispositivo?
Los controladores para LED se clasifican por tipo de dispositivo en lineales y pulsados. La estructura y el circuito controlador típico para LED de tipo lineal es un generador de corriente en un transistor con un canal p. Dichos dispositivos proporcionan una estabilización de corriente suave en condiciones de voltaje inestable en el canal de entrada. Son dispositivos sencillos y económicos, pero poco eficientes, generan mucho calor durante el funcionamiento y no pueden utilizarse como controladores para LED de alta potencia.
Los dispositivos de pulso crean una serie de pulsos de alta frecuencia en el canal de salida. Su funcionamiento se basa en el principio PWM (modulación de ancho de pulso), cuando la corriente de salida promedio está determinada por el ciclo de trabajo, es decir, la relación entre la duración del pulso y el número de sus repeticiones. El cambio en la corriente de salida promedio se produce debido al hecho de que la frecuencia del pulso permanece sin cambios y el ciclo de trabajo varía del 10 al 80%.
Debido a la alta eficiencia de conversión (hasta 95%) y la compacidad de los dispositivos, se utilizan ampliamente para diseños LED portátiles. Además, la eficiencia de los dispositivos tiene un efecto positivo en la duración del funcionamiento de los dispositivos de energía autónomos. Los convertidores de tipo pulso son de tamaño compacto y tienen una amplia gama de voltajes de entrada. La desventaja de estos dispositivos es el alto nivel de interferencias electromagnéticas.
¡Consejo útil! Debe comprar un controlador LED en la etapa de selección de fuentes LED, habiendo decidido previamente un circuito de LED de 220 voltios.
Antes de elegir un controlador para LED, es necesario conocer las condiciones de funcionamiento y la ubicación de los dispositivos LED. Los controladores de ancho de pulso, que se basan en un solo microcircuito, son de tamaño miniatura y están diseñados para funcionar con fuentes autónomas de bajo voltaje. La principal aplicación de estos dispositivos es el tuning de automóviles y la iluminación LED. Sin embargo, debido al uso de un circuito electrónico simplificado, la calidad de dichos convertidores es algo menor.
Controladores LED regulables
Los controladores modernos para LED son compatibles con dispositivos de atenuación para dispositivos semiconductores. El uso de controladores regulables le permite controlar el nivel de iluminación en las instalaciones: reducir la intensidad del brillo durante el día, enfatizar u ocultar elementos individuales en el interior y zonificar el espacio. Esto, a su vez, permite no solo utilizar racionalmente la electricidad, sino también ahorrar el recurso de la fuente de luz LED.
Los controladores regulables vienen en dos tipos. Algunos están conectados entre la fuente de alimentación y las fuentes LED. Dichos dispositivos controlan la energía suministrada desde la fuente de alimentación a los LED. Dichos dispositivos se basan en el control PWM, en el que la energía se suministra a la carga en forma de pulsos. La duración de los pulsos determina la cantidad de energía desde el valor mínimo hasta el máximo. Los controladores de este tipo se utilizan principalmente para módulos LED con voltaje fijo, como tiras de LED, tickers, etc.
El controlador se controla mediante PWM o
Los convertidores regulables del segundo tipo controlan directamente la fuente de alimentación. El principio de su funcionamiento es tanto la regulación PWM como el control de la cantidad de corriente que fluye a través de los LED. Los controladores regulables de este tipo se utilizan para dispositivos LED con corriente estabilizada. Vale la pena señalar que cuando se controlan los LED mediante control PWM, se observan efectos que afectan negativamente la visión.
Comparando estos dos métodos de control, vale la pena señalar que cuando se regula la corriente a través de fuentes LED, no solo se observa un cambio en el brillo del resplandor, sino también un cambio en el color del resplandor. Por lo tanto, los LED blancos emiten luz amarillenta con corrientes más bajas y brillan en azul cuando aumentan. Al controlar los LED mediante control PWM, se observan efectos que afectan negativamente a la visión y un alto nivel de interferencia electromagnética. En este sentido, el control PWM se utiliza con bastante poca frecuencia, a diferencia de la regulación actual.
Circuitos de controlador LED
Muchos fabricantes producen chips controladores para LED que permiten alimentar las fuentes con un voltaje reducido. Todos los controladores existentes se dividen en simples, fabricados a partir de 1-3 transistores, y otros más complejos que utilizan microcircuitos especiales con modulación de ancho de pulso.
ON Semiconductor ofrece una amplia selección de circuitos integrados como base para los controladores. Se distinguen por su costo razonable, excelente eficiencia de conversión, rentabilidad y bajo nivel de pulsos electromagnéticos. El fabricante presenta un controlador de pulso UC3845 con una corriente de salida de hasta 1A. En dicho chip se puede implementar un circuito controlador para un LED de 10W.
Componentes electrónicos HV9910 (Supertex) es un chip controlador popular debido a su resolución de circuito simple y su bajo precio. Dispone de regulador de voltaje incorporado y salidas para control de luminosidad, así como una salida para programación de la frecuencia de conmutación. El valor de la corriente de salida es de hasta 0,01 A. En este chip es posible implementar un controlador simple para LED.
Basado en el chip UCC28810 (fabricado por Texas Instruments), puede crear un circuito controlador para LED de alta potencia. En un circuito controlador de LED de este tipo, se puede crear un voltaje de salida de 70-85 V para módulos LED que constan de 28 fuentes LED con una corriente de 3 A.
¡Consejo útil! Si planea comprar LED ultrabrillantes de 10 W, puede utilizar un controlador de conmutación basado en el chip UCC28810 para los diseños elaborados con ellos.
Clare ofrece un controlador de tipo pulso simple basado en el chip CPC 9909. Incluye un controlador convertidor alojado en una carcasa compacta. Gracias al estabilizador de voltaje incorporado, el convertidor se puede alimentar con un voltaje de 8-550 V. El chip CPC 9909 permite que el controlador funcione en una amplia gama de condiciones de temperatura, desde -50 a 80 °C.
Cómo elegir un controlador para LED
Existe en el mercado una amplia gama de drivers LED de diferentes fabricantes. Muchos de ellos, especialmente los fabricados en China, tienen un precio bajo. Sin embargo, comprar estos dispositivos no siempre es rentable, ya que la mayoría de ellos no cumplen con las características declaradas. Además, dichos controladores no cuentan con garantía y, si se descubre que están defectuosos, no se pueden devolver ni reemplazar por otros de calidad.
Así, existe la posibilidad de adquirir un controlador cuya potencia declarada sea de 50 W. Sin embargo, en realidad resulta que esta característica no es permanente y dicha potencia es sólo de corto plazo. En realidad, un dispositivo de este tipo funcionará como un controlador LED de 30 W o un máximo de 40 W. También puede resultar que al relleno le falten algunos componentes responsables del funcionamiento estable del controlador. Además, se pueden utilizar componentes de baja calidad y con una vida útil corta, lo que constituye esencialmente un defecto.
Al comprar, debes prestar atención a la marca del producto. Un producto de calidad definitivamente lo indicará el fabricante, quien brindará una garantía y estará dispuesto a ser responsable de sus productos. Cabe señalar que la vida útil de los controladores de fabricantes confiables será mucho más larga. A continuación se muestra el tiempo de funcionamiento aproximado de los controladores según el fabricante:
- conductor de fabricantes dudosos: no más de 20 mil horas;
- dispositivos de calidad media: unas 50 mil horas;
- Convertidor de un fabricante confiable que utiliza componentes de alta calidad: más de 70 mil horas.
¡Consejo útil! La calidad del controlador LED depende de usted. Sin embargo, cabe destacar que es especialmente importante adquirir un convertidor de marca si hablamos de utilizarlo para focos LED y lámparas potentes.
Cálculo de controladores para LED.
Para determinar el voltaje de salida del controlador LED, es necesario calcular la relación entre potencia (W) y corriente (A). Por ejemplo, un controlador tiene las siguientes características: potencia 3 W y corriente 0,3 A. La relación calculada es 10 V. Por tanto, este será el voltaje de salida máximo de este convertidor.
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Si necesita conectar 3 fuentes LED, la corriente de cada una de ellas es de 0,3 mA a una tensión de alimentación de 3V. Al conectar uno de los dispositivos al controlador LED, el voltaje de salida será igual a 3 V y la corriente será 0,3 A. Al reunir dos fuentes LED en serie, el voltaje de salida será igual a 6 V y la corriente será 0,3 A. Al agregar un tercer LED a la cadena en serie, obtendremos 9 V y 0,3 A. Con una conexión en paralelo, 0,3 A se distribuirán equitativamente entre los LED de 0,1 A. Conectando los LED a un dispositivo de 0,3 A con un valor de corriente de 0,7, recibirán sólo 0,3 A.
Este es el algoritmo para el funcionamiento de los controladores LED. Producen la cantidad de corriente para la que están diseñados. El método de conexión de dispositivos LED en este caso no importa. Hay modelos de controladores que requieren cualquier cantidad de LED conectados. Pero también hay una limitación en la potencia de las fuentes LED: no debe exceder la potencia del propio controlador. Hay controladores disponibles que están diseñados para un número determinado de LED conectados, a los que se puede conectar un número menor de LED. Pero estos controladores tienen una eficiencia baja, a diferencia de los dispositivos diseñados para un número específico de dispositivos LED.
Cabe señalar que los controladores diseñados para un número fijo de diodos emisores cuentan con protección contra situaciones de emergencia. Estos convertidores no funcionan correctamente si se les conectan menos LED: parpadearán o no se encenderán en absoluto. Por lo tanto, si conecta voltaje al controlador sin una carga adecuada, funcionará de manera inestable.
Dónde comprar controladores para LED
Puede comprar controladores LED en puntos especializados que vendan componentes de radio. Además, es mucho más conveniente familiarizarse con los productos y solicitar el producto necesario utilizando los catálogos de los sitios correspondientes. Además, en las tiendas online puede adquirir no solo convertidores, sino también dispositivos de iluminación LED y productos relacionados: dispositivos de control, herramientas de conexión, componentes electrónicos para reparar y montar un controlador para LED con sus propias manos.
Las empresas vendedoras ofrecen una amplia gama de controladores para LED, cuyas características técnicas y precios se pueden consultar en las listas de precios. Como regla general, los precios de los productos son indicativos y se especifican al realizar el pedido al director del proyecto. La gama incluye convertidores de diversas potencias y grados de protección, utilizados para iluminación exterior e interior, así como para iluminación y tuning de automóviles.
Al elegir un controlador, se deben tener en cuenta las condiciones de uso y el consumo de energía del diseño LED. Por lo tanto, es necesario adquirir un controlador antes de adquirir LED. Entonces, antes de comprar un controlador para LED de 12 voltios, debe tener en cuenta que debe tener una reserva de energía de aproximadamente el 25-30%. Esto es necesario para reducir el riesgo de daño o falla total del dispositivo debido a un cortocircuito o sobretensiones en la red. El costo del convertidor depende de la cantidad de dispositivos comprados, la forma de pago y el tiempo de entrega.
La tabla muestra los principales parámetros y dimensiones de los estabilizadores de voltaje de 12 voltios para LED, indicando su precio estimado:
| Modificación LD DC/AC 12 V | Dimensiones, mm (alto/ancho/prf) | Corriente de salida, A | Potencia, W | precio, frotar. |
| 1x1W 3-4VCC 0.3A MR11 | 8/25/12 | 0,3 | 1x1 | 73 |
| 3x1W 9-12VCC 0.3A MR11 | 8/25/12 | 0,3 | 3x1 | 114 |
| 3x1W 9-12VCC 0.3A MR16 | 12/28/18 | 0,3 | 3x1 | 35 |
| 5-7x1W 15-24VCC 0.3A | 12/14/14 | 0,3 | 5-7x1 | 80 |
| 10W 21-40V 0.3A AR111 | 21/30 | 0,3 | 10 | 338 |
| 12W 21-40V 0.3A AR11 | 18/30/22 | 0,3 | 12 | 321 |
| 3x2W 9-12VCC 0.4A MR16 | 12/28/18 | 0,4 | 3x2 | 18 |
| 3x2W 9-12VCC 0,45A | 12/14/14 | 0,45 | 3x2 | 54 |
Hacer controladores para LED con tus propias manos.
Utilizando microcircuitos prefabricados, los radioaficionados pueden ensamblar de forma independiente controladores para LED de varias potencias. Para hacer esto, debe poder leer diagramas eléctricos y tener habilidades para trabajar con un soldador. Por ejemplo, puede considerar varias opciones para controladores LED de bricolaje para LED.
El circuito controlador para un LED de 3W se puede implementar basándose en el chip PT4115 fabricado en China por PowTech. El microcircuito se puede utilizar para alimentar dispositivos LED de más de 1 W e incluye unidades de control que tienen un transistor bastante potente en la salida. El controlador basado en PT4115 es altamente eficiente y tiene una cantidad mínima de componentes de cableado.
Descripción general de PT4115 y parámetros técnicos de sus componentes:
- función de control del brillo de la luz (atenuación);
- voltaje de entrada – 6-30V;
- valor de corriente de salida – 1,2 A;
- desviación de estabilización actual de hasta el 5%;
- protección contra roturas de carga;
- presencia de salidas para atenuación;
- eficiencia: hasta el 97%.
El microcircuito tiene las siguientes conclusiones:
- para interruptor de salida – SW;
- para las secciones de señal y suministro del circuito – GND;
- para control de brillo – DIM;
- sensor de corriente de entrada – CSN;
- tensión de alimentación – VIN;
Circuito controlador LED de bricolaje basado en PT4115
Los circuitos de controlador para alimentar dispositivos LED con una potencia de disipación de 3 W se pueden diseñar en dos versiones. El primero supone la presencia de una fuente de alimentación con un voltaje de 6 a 30V. Otro circuito proporciona energía desde una fuente de CA con un voltaje de 12 a 18 V. En este caso, se introduce un puente de diodos en el circuito, en cuya salida se instala un condensador. Ayuda a suavizar las fluctuaciones de voltaje, su capacidad es de 1000 μF.
Para el primer y segundo circuito, el condensador (CIN) es de particular importancia: este componente está diseñado para reducir la ondulación y compensar la energía acumulada por el inductor cuando se apaga el transistor MOP. En ausencia de un condensador, toda la energía inductiva a través del diodo semiconductor DSB (D) llegará a la salida de voltaje de suministro (VIN) y provocará una falla del microcircuito en relación con el suministro.
¡Consejo útil! Hay que tener en cuenta que no está permitido conectar un controlador para LED sin un condensador de entrada.
Teniendo en cuenta el número y cuánto consumen los LED, se calcula la inductancia (L). En el circuito del controlador LED, debe seleccionar una inductancia cuyo valor sea 68-220 μH. Esto se evidencia en datos de la documentación técnica. Se puede permitir un ligero aumento en el valor de L, pero se debe tener en cuenta que entonces la eficiencia del circuito en su conjunto disminuirá.
Tan pronto como se aplica voltaje, la magnitud de la corriente que pasa a través de la resistencia RS (funciona como un sensor de corriente) y L será cero. A continuación, el comparador CS analiza los niveles de potencial ubicados antes y después de la resistencia; como resultado, aparece una alta concentración en la salida. La corriente que va a la carga aumenta hasta un cierto valor controlado por RS. La corriente aumenta según el valor de la inductancia y el valor del voltaje.
Montaje de los componentes del controlador
Los componentes de cableado del microcircuito RT 4115 se seleccionan teniendo en cuenta las instrucciones del fabricante. Para CIN, se debe utilizar un condensador de baja impedancia (condensador de baja ESR), ya que el uso de otros análogos afectará negativamente la eficiencia del controlador. Si el dispositivo se alimenta desde una unidad con corriente estabilizada, se necesitará un condensador con una capacidad de 4,7 μF o más en la entrada. Se recomienda colocarlo al lado del microcircuito. Si la corriente es alterna, será necesario introducir un condensador de tantalio sólido con una capacitancia de al menos 100 μF.
En el circuito de conexión para LED de 3 W es necesario instalar un inductor de 68 μH. Debe ubicarse lo más cerca posible del terminal SW. Puedes hacer la bobina tú mismo. Para hacer esto, necesitará un anillo de una computadora averiada y un cable para enrollar (PEL-0.35). Como diodo D, se puede utilizar el diodo FR 103. Sus parámetros: capacitancia 15 pF, tiempo de recuperación 150 ns, temperatura de -65 a 150 ° C. Puede manejar pulsos de corriente de hasta 30A.
El valor mínimo de la resistencia RS en un circuito controlador de LED es 0,082 ohmios, la corriente es 1,2 A. Para calcular la resistencia, debe utilizar el valor de la corriente requerida por el LED. A continuación se muestra la fórmula para el cálculo:
RS = 0,1/I,
donde I es la corriente nominal de la fuente LED.
El valor RS en el circuito del controlador LED es 0,13 ohmios, respectivamente, el valor actual es 780 mA. Si no se puede encontrar dicha resistencia, se pueden utilizar varios componentes de baja resistencia, utilizando en el cálculo la fórmula de resistencia para conexión en paralelo y en serie.
Diseño de controlador de bricolaje para un LED de 10 vatios
Puede montar usted mismo un controlador para un LED potente utilizando placas electrónicas de lámparas fluorescentes averiadas. La mayoría de las veces, las lámparas de estas lámparas se queman. La placa electrónica permanece operativa, lo que permite utilizar sus componentes para fuentes de alimentación, controladores y otros dispositivos caseros. Es posible que se necesiten transistores, condensadores, diodos e inductores (estranguladores) para su funcionamiento.
La lámpara defectuosa debe desmontarse con cuidado con un destornillador. Para fabricar un controlador para un LED de 10 W, conviene utilizar una lámpara fluorescente con una potencia de 20 W. Esto es necesario para que el acelerador pueda soportar la carga con reserva. Para obtener una lámpara más potente, debe seleccionar la placa adecuada o reemplazar el inductor por un análogo con un núcleo más grande. Para fuentes LED de menor potencia, puede ajustar el número de vueltas del devanado.
A continuación, debe hacer 20 vueltas de cable sobre las vueltas primarias del devanado y usar un soldador para conectar este devanado al puente del diodo rectificador. Después de esto, aplique voltaje de la red de 220 V y mida el voltaje de salida en el rectificador. Su valor era 9,7V. La fuente LED consume a través del amperímetro 0,83 A. La potencia de este LED es de 900 mA, sin embargo, el consumo reducido de corriente aumentará su recurso. El puente de diodos se monta mediante montaje colgante.
La nueva placa y el puente de diodos se pueden colocar en un soporte de una vieja lámpara de mesa. Por lo tanto, el controlador LED se puede ensamblar independientemente de los componentes de radio disponibles de los dispositivos averiados.
Debido al hecho de que los LED son bastante exigentes con las fuentes de alimentación, es necesario seleccionar el controlador adecuado para ellos. Si el convertidor se elige correctamente, puede estar seguro de que los parámetros de las fuentes LED no se deteriorarán y los LED durarán su vida útil prevista.
Controladores LED de 10 y 15 vatios para BP3105 y BP3106
Estos son los drivers que ofrecen. Logramos descubrir que están integrados en un chip 3106 (BP3106), que tiene los siguientes parámetros:
- frecuencia de conversión: 380kHz
- interruptor de campo especial incorporado (aunque la placa tiene un SVF4N65M externo)
- Eficiencia: hasta 96%
- protección contra sobrecalentamiento incorporada
- protección de corriente incorporada
- voltaje: 8-15 voltios
- corriente: 900 miliamperios
- potencia de carga: 10 vatios
Un pequeño chip etiquetado como 3106 (BP3106) es un controlador PWM. Tiene un conjunto mínimo de kit de carrocería externo. Eso, de hecho, es todo lo que logramos descubrir sobre ella. También hay una calculadora:
Este módulo no se puede convertir sin rebobinar el transformador a un voltaje más alto. Pero se puede convertir a una potencia más baja dentro de pequeños límites aumentando la resistencia de la resistencia de ajuste de corriente en la línea CS.
Se afirma que este controlador es para un LED de 10 vatios. La placa no tiene los habituales PC817 y TL431: la retroalimentación probablemente se implemente mediante un devanado de transformador adicional. El transformador es pequeño, no se entiende cómo produce 10 vatios. Probablemente debido a la alta frecuencia de conversión. En funcionamiento - probado, cuando se enciende el LED produce 12 voltios, con el reemplazo de la resistencia - 10 voltios.
La placa de impresión es de doble cara y el fundente no se ha eliminado. Los circuitos primario y secundario están aislados. El electrolito de red es de 12 uF 400 voltios. Salida: 100 uF. En la salida se utilizan dos diodos SF26 en paralelo. Al parecer sus schottkas son más caras. Los cables están soldados con un aislamiento grueso y quebradizo en la curva. No hay filtrado de interferencias de ningún tipo.
A partir de este controlador y un potente LED, es muy posible construir una bombilla en una carcasa adecuada que ahorre energía.
ARRIBA 30/03/2016 Un buen controlador con un transistor de efecto de campo externo para LED de 9 a 15 vatios.
De hecho, este controlador era necesario para alimentar un LED de veinte vatios con la mitad de potencia. Un controlador de diez vatios no comienza con él, ya que el LED necesita un voltaje más alto: 30-36 voltios.
El driver de 15 vatios en cuestión tiene las siguientes características:
- voltaje: 27-48 voltios
- corriente: 300 miliamperios
- potencia de carga: 9-15 vatios
Si desueldas dos resistencias y dejas una a 1,2 ohmios, entonces con un LED de veinte vatios la corriente cae a 185 mA a 29 voltios, una potencia de aproximadamente 5,5 W.
Con un LED de 20 vatios, este controlador funciona de manera excelente: entrega 33 voltios a 0,3 amperios y lo alimenta a la mitad de potencia según sea necesario. Por supuesto, en este caso la eficiencia del LED cae significativamente, pero estas estufas chinas solo pueden funcionar en este modo. Por supuesto, este controlador también se puede utilizar para alimentar quince vatios al máximo, y no estaría de más atornillar un radiador al transistor.