Питание светодиодов. Часть 4. Ток или напряжение — яйцо или курица

19 декабря 202319 дек 2023

3492

4 мин

Оглавление

Виды источников питания
Источники напряжения
Источники тока или LED-драйверы

erid: 2VtzqwFWW2f

В предыдущих частях мы разобрались с тем, что такое светодиод, как он устроен и работает, от чего зависят и что влияет на его параметры. Настало время поговорить о том, как их можно питать. Сразу оговоримся, что светодиод — это «токовый» прибор, то есть для его нормальной работы нужно стабилизировать или ограничивать силу тока, протекающего через него. А вот как это можно сделать… Давайте разбираться!

Виды источников питания

Все источники питания можно разделить на две больших группы:

1. Источники напряжения. В быту встречаются чаще, используются для питания практически всей техники.

2. Источники тока. В быту используются в светодиодных светильниках, реже в зарядных устройствах для аккумуляторов.

Рассмотрим их подробнее.

Источники напряжения

Когда говорят «блок питания» зачастую речь идет об источниках напряжения. Оно может быть переменным, выпрямленным пульсирующим, постоянным, стабилизированным или без стабилизации… Но во всех случаях такой источник будет выдавать какое-то напряжение, а подключенная к нему нагрузка возьмет нужную ей силу тока.

К этой группе относятся зарядки для смартфонов, блоки питания компьютеров, ноутбуков, мониторов, светодиодных лент и прочие. Отличить источник напряжения от источника тока можно по характеристикам на этикетке. У источника напряжения всегда однозначно указано выходное напряжение (output voltage) и сила тока, в примере выше это 12 вольт и 6,25 ампера.

Реже напряжение может регулироваться или ступенчато переключаться, в этом случае напряжения указываются перечислением, типа: 12; 15; 19, 21 вольт. Но такие блоки питания не относятся теме этой статьи, перейдем к источникам тока.

Источники тока или LED-драйверы

Источник тока выдаёт постоянный стабилизированный ток, а напряжение будет изменяться в соответствии с сопротивлением нагрузки.

Отличить источник тока от источника напряжения можно также, как и в предыдущем случае, можно по характеристикам. У источника тока всегда однозначно указывается сила выходного тока (output current), а напряжения указываются в виде диапазона через тире, например: 10 – 45В, 350 мА.

В быту источники тока используются для питания светодиодов или токовых светодиодных модулей. Но в магазинах не используется такое название, вместо него употребляют слово «драйвер».

Драйверами обычно называются микросхемы или другие устройства, предназначенные для управления специфическими приборами, например, драйвер для шагового двигателя. Собственно, из-за узкой сферы применения источников тока в потребительском сегменте, и пошло такое название для источников питания светодиодов.

Итак почему на драйверах указывается постоянный выходной ток и диапазон выходных напряжений?

Принцип работы идеального источника тока лежит в стабилизации выходного тока независимо от нагрузки, при этом напряжение на нагрузке будет зависеть только от ее эквивалентного сопротивления. Чем больше сопротивление нагрузки — тем большее напряжение выдаст источник тока, чтобы обеспечить протекание заданной величины тока.

Но у реального источника такого не может быть. Мощность любого источника питания или потребителя — это произведение тока на напряжение (P=U×I). Так как сила тока у нас стабильна и зафиксирована, диапазон выходных напряжений драйвера зависит от его мощности.

Если у источника напряжения нагрузка брала столько тока сколько ей нужно, независимо от его величины, даже если это тысячные доли ампер, то у драйвера есть минимальное выходное напряжение. При этом светодиоды зачастую подключаются к драйверу по последовательной или последовательно-параллельной схеме. В такой схеме падение напряжения на каждом элементе цепи складывается: чем больше светодиодов подключено — тем большей будет сумма падений напряжений на них и тем большую мощность они потребляют.

Это значит, что вы не можете подключить светодиод с меньшим прямым напряжением или несколько светодиодов с суммарным падением напряжения меньшим, чем выдаёт ваш драйвер. В таком случае драйвер уйдет в защиту или будет некорректно работать.

Если известно прямое напряжение ваших светодиодов, то можно определить возможное количество подключаемых светодиодов к драйверу. Например, мы используем светодиоды мощностью 1 Вт с номинальным прямым напряжением 3,1 В и током в 350 мА, определим их количество для драйвера, изображенного выше:

- минимальное количество светодиодов — 10 / 3,1 = 3,2 ~ 4 штуки

- максимальное количество — 45 / 3,1 = 14,5 ~ 14 штук*

*(округляем не по математическим правилам, а чтобы напряжение нагрузки было больше минимального и меньше максимального выходного напряжения драйвера)

Подведем итоги

На практике источники напряжения используются для питания светодиодных лент, а источники тока (драйверы) используют для питания отдельных мощных светодиодов, светодиодных модулей и токовых линеек. Отличие в том, что у светодиодных лент режим работы светодиода задается резисторами, расположенными на самой ленте, а у остальных вариантов нет токоограничивающих резисторов, поэтому важно давать им «правильную» силу тока, с чем отлично справляются драйверы.

В следующих статьях мы разберемся в схемах подключения светодиодов к источникам питания, их преимуществах и недостатках.