Для питания светодиодов нужен источник питания с постоянным током на выходе. В электротехнике постоянный токобозначается как DC (direct current), а переменное как AC (alternative current), по этому обозначению вы можете определить, что на выходе у какого-либо источника питания. Но со светодиодными изделиями не всё так просто.
На рынке возникла путаница и понятия «драйвер» для светодиодов и «драйвер» для светодиодной ленты несколько спутались. Чтобы помочь вам разобраться в том, что и как правильно называется и что нужно купить для конкретного случая, мы немного рассмотрим теорию и основные характеристики источников питания.
Источник тока и источник напряжения
А начнем мы, пожалуй, с двух важных понятий для источников питания. Их можно разделить на две основных группы:
1. Источник тока.
2. Источник напряжения.
Также есть источники питания, которые обеспечивают на выходе заданную мощность, но в сегодняшней теме мы их рассматривать не будем.
Источником тока называют источник питания на выходе, которого поддерживается постоянный ток. Выходное напряжение источника изменяется в зависимости от нагрузки — при большем её сопротивлении напряжение повышается, а при меньшем — понижается, согласно закону Ома. Его задача обеспечить заданное значение тока при любых обстоятельствах.
Пределы изменения напряжения на выходных зажимах реального источника тока ограничиваются выходной мощностью:
P=U×I=U²/R=I²×U
Простыми словами — выходная мощность зависит от сопротивления нагрузки. Так как для протекания одного и того же тока на большее сопротивление нужно подать большее напряжение, то и мощность затратится большая.
Источником напряжения называют устройство, у которого не изменяется выходное напряжение, а ток зависит от сопротивления нагрузки и также изменяется согласно закону Ома.
Давайте разберемся, в чем разница между ними и что значит всё выше сказанное:
- Ток источника напряжения зависит от сопротивления нагрузки. Если его выходные зажимы соединить накоротко (замкнуть), то ток идеального источника напряжения будет стремиться к бесконечности. Ток реального источника напряжения будет ограничен его внутренним сопротивлением, сопротивлением контактов и проводника которым его замыкали. Короткое замыкание – аварийный режим работы для реального источника напряжения. Но холостой ход (когда нагрузка не подключена) – нормальный режим работы, а выходной ток в нём равен нулю.
- Ток источника тока всегда постоянен. Поэтому режим короткого замыкания для него не отличается от режима работы под нагрузкой — выходное напряжение реального источника будет стремиться к нулю, чтобы обеспечить установленный ток при текущем сопротивлении нагрузки (переходное сопротивление контактов и сопротивление проводника). Но режим холостого хода — аварийный, так как выходное напряжение реального источника тока будет увеличиваться до тех пор либо пока не пробьёт воздушный промежуток между выходными контактами, а, что более реально, пока источник не выйдет из строя.
Какое питание должно быть у светодиодов?
Светодиоды питаются постоянным стабилизированным током. Соответственно светодиод должен получать питание от источника тока. При этом для того, чтобы светодиод начал пропускать ток нужно приложить между анодом и катодом определенное напряжение, чтобы перевести PN-переход в прямое смещение. Для светодиодов разных цветов и мощности это напряжение может отличаться и зависит от материалов, из которых они сделаны. Самый распространенный вариант – светодиоды белого свечения, для их работы нужно подать напряжение порядка 3-3,7 вольт.
Но на практике различают два варианта подключения светодиодов:
- К блоку питания, у которого на выходе постоянное напряжение. В этом случае режим работы и рабочий ток светодиода задаётся с помощью токоограничительных резисторов. Пример такого применения — светодиодные ленты, батарейные фонари малой мощности, индикаторные светодиоды, бюджетные лампочки.
- К источнику питания, у которого на выходе постоянный ток. В этом случае кроме светодиодов к источнику не подключается никаких резисторов или чего-либо еще. Светодиодов одинаковой мощности может подключаться несколько штук последовательно. Такое решение чаще используется для мощных светодиодов (1 ватт и больше) и светодиодных матриц (мощностью в десятки ватт), на практике встречается в карманных фонариках с мощными светодиодами типа Cree XML разных модификаций, в мощных источниках света типа уличных фонарей и прожекторов, качественных светильниках и светодиодных лампах.
Источники питания для светодиодных изделий
Теперь, когда вы знаете отличия источника тока и источника напряжения и как нужно питать светодиоды, перейдем к разговору о том, чем питают различные светодиодные приборы. На рынке источников питания для светотехнической продукции сложилась некоторая путаница, которая может ввести в заблуждение неискушенного потребителя.
Светодиодные ленты появились на рынке раньше, чем мощные светодиоды, источники питания для них назывались «блок питания для светодиодной ленты». Позже появились мощные светодиоды и, так как их нерационально питать через токоограничивающий резистор, промышленностью начали выпускаться источники питания со стабилизированным током на выходе, их можно найти в магазинах под названием «драйвер для светодиода». Но, по какой-то непонятной для меня причине, почти во всех магазинах блоки питания для светодиодных лент начали называться «драйвер для светодиодной ленты».
Название «драйвер для светодиодной ленты» в принципе правильное, но это устройство значительно отличается от драйвера для светодиодов. Они не взаимозаменяемы и путать их нельзя. Как отмечалось выше, для светодиодных лент используют блоки питания с постоянным выходным напряжением, а для светодиодов – со стабилизированным током.
Основные характеристики блоков питания для светодиодных лент:
- входное напряжение или «input voltage»;
- выходное напряжение или «output voltage» — 12В, 24В (это самые распространенные напряжения питания светодиодных лент);
- выходной ток или «output current» — зависит от мощности;
- мощность или output power.
В этом случае выходной ток отражает максимальную силу тока, которую может отдавать блок питания нагрузке. Потребление зависит от количества метров подключенной ленты.
Ниже вы видите удачный пример неправильного наименования прибора, о чем говорилось выше. Указано что это «LED driver»,но ниже приписка о том что у него выходное напряжение постоянно. Выходной ток в 3А - это не такой выходной ток как у драйвера (которые не меняется от нагрузки), а как и у обычных блоков питания для светодиодных лент — это максимальный выходной ток, нагрузка может потреблять от 0 до 3 А. На предыдущем рисунке вы могли видеть, что блоки питания для светодиодных лент обычно подписаны как «Power Supply», что переводится как «источник питания».
Такой подход производителей к наименованию своих изделий стал причиной недопониманий между покупателями и консультантами в магазинах, которые далеки от того, чем торгуют.
Основные характеристики драйверов для светодиодов:
- входное напряжение или «input voltage»;
- выходное напряжение или «output voltage» — зависит от мощности;
- выходной ток или «output current» — фиксированное значение, разное для каждого конкретного случая;
- мощность или «output power».
Здесь выходной ток установлен на определенном значении, а выходное напряжение изменяется в зависимости от количества подключенных к драйверу светодиодов и номинального падения напряжения на них.
При этом падение напряжение на светодиоде необходимое для протекания через него номинального тока и работе при номинальной мощности будет изменяться — чем больше температура тем больше ток при том же напряжении. Так как драйвер выдаёт стабилизированный ток, то и эта проблема решается, и во время работы драйвер подстраивает напряжение и светодиод продолжает работать в номинальном режиме.
Характеристики, указанные на разных драйверах, как вы можете видеть на среднем драйвере указано не выходное напряжение, а сколько можно подключить светодиодов и их мощность — 13-21х1Вт (от 13 до 21 светодиода мощность 1 Вт последовательно), это значит что выходной ток у него 300 мА, а диапазон напряжений около 40-65 вольт.
При этом на светодиодных матрицах и на COB-светодиодах падение напряжение может быть и 30 и больше вольт. Это связано с тем, что под единым слоем люминофора на самом деле установлен каскад соединенных между собой светодиодов, но визуально кажется, что это один большой светодиод. Эти параметры следует смотреть в технической документации на матрицу, найти её можно в интернете по запросу типа «datasheet /маркировка матрицы/»
Как выбрать драйвер для светодиодов
Сила тока на выходе (output current) — это основной параметр при выборе драйвера для светодиодов.
Выходное напряжение (output voltage) — это второй по важности параметр, на который следует обращать внимания. Он показывает, сколько светодиодов можно подключить к драйверу. При этом они почти всегда соединяются последовательно. Выходное напряжение всегда указывается в виде диапазона, например, от 3 до 12 вольт. Здесь всё достаточно просто — делим выходное напряжение на 3.7 вольта (если подключать будем белые светодиоды) и получаем, сколько можно подключить светодиодов к драйверу.
При выборе драйвера обращайте внимание на минимальное напряжение. Если диапазон указан, например, 30-80 вольт, а у вас подключается всего 5 светодиодов, т.е. суммарное падение напряжения на них лежит в пределе 15-19 вольт, то такой драйвер не сможет работать. Он либо совсем не запустится, либо будет плохо работать: циклично запускаться и отключаться, свет будет мерцать и так далее.
Именно по этим параметрам можно отличить драйвер для светодиода от блока питания для светодиодной ленты, вы можете видеть различия в характеристиках, указанных на этикетках, на иллюстрации ниже.
Чтобы правильно подобрать драйвер по току нужно смотреть на характеристики светодиодов, которые будут к нему подключаться .
Например, для светодиода мощность в 1 ватт нужна сила тока в 300-350 мА, а для светодиода в 3 ватта нужна сила тока в 1А. Такой пример приведен, потому что светодиоды типа emitter достаточно сильно распространены в светотехнической продукции именно в 1 и 3 ваттных исполнениях.
На иллюстрации приведены характеристики некоторых светодиодов и светодиодных матриц. Как вы могли убедиться они бывают совершенно разными как по потребляемому току, так и по номинальному напряжению.
Поэтому при замене драйвера в светильнике в первую очередь нужно смотреть на маркировку того что вышел из строя, и только если маркировка выгорела или её изначально не было – начинать разбираться, сколько стояло светодиодов, как они были подключены и какой тип светодиода или матрицы установлен.
