Cómo elegir un controlador de lámpara LED: tipos, finalidad y características de conexión

Las lámparas LED se han generalizado, como resultado de lo cual ha comenzado la producción activa de fuentes de alimentación secundarias.El controlador de lámpara LED es capaz de mantener de manera estable los valores de corriente especificados en la salida del dispositivo, estabilizando el voltaje que pasa a través de la cadena de diodos.

Le contaremos todo sobre los tipos y principios de funcionamiento de un dispositivo de conversión de corriente para operar una bombilla de diodo. Nuestro artículo proporciona pautas para elegir un controlador y ofrece recomendaciones útiles. Los electricistas domésticos independientes encontrarán esquemas de conexión probados en la práctica.

Propósito y alcance de uso.

Los cristales de diodo constan de dos semiconductores: ánodo (más) y cátodo (menos), que son responsables de la transformación de las señales eléctricas. Una zona tiene conductividad tipo P, la segunda, N. Cuando se conecta una fuente de alimentación, la corriente fluirá a través de estos elementos.

Debido a esta polaridad, los electrones de la zona tipo P se precipitan hacia la zona tipo N, y viceversa, las cargas del punto N se precipitan hacia P. Sin embargo, cada sección de la región tiene sus propios límites, llamados uniones P-N. En estos sitios, las partículas se encuentran y se absorben o recombinan mutuamente.

Un diodo es un elemento semiconductor y tiene una sola unión p-n. Por esta razón, la principal característica que determina el brillo de su resplandor no es el voltaje, sino la corriente.

Durante las transiciones P-N, el voltaje disminuye en un cierto número de voltios, siempre el mismo para cada elemento del circuito. Teniendo en cuenta estos valores, el controlador estabiliza la corriente entrante y produce un valor constante en la salida.

Qué potencia se requiere y qué valores de pérdidas durante el paso P-N se indican en el pasaporte del dispositivo LED. Por lo tanto, cuando elegir una bombilla de diodo es necesario tener en cuenta los parámetros de la fuente de alimentación, cuyo alcance debe ser suficiente para compensar la energía perdida.

Para que los LED de alta potencia funcionen durante el tiempo especificado en las características, se requiere un dispositivo estabilizador: un controlador. El cuerpo del mecanismo electrónico siempre muestra su voltaje de salida.

Para equipar los dispositivos de iluminación se utilizan fuentes de alimentación con voltajes de 10 a 36 V.

Los equipos pueden ser de varios tipos:

• faros de coches, bicicletas, motocicletas, etc.;
• pequeñas farolas portátiles o de calle;
• tiras led, cintas, luces de techo y módulos.

Sin embargo para LED de baja potencia, y también en el caso de utilizar voltaje constante, está permitido no utilizar controladores. En su lugar, se agrega una resistencia al circuito, también alimentada desde una red de 220 V.

Principio de funcionamiento de la fuente de alimentación.

Averigüemos cuáles son las diferencias entre una fuente de voltaje y una fuente de alimentación. Como ejemplo, considere el diagrama que se muestra a continuación.

Al conectar una resistencia de 40 ohmios a una fuente de alimentación de 12 V, fluirá a través de ella una corriente de 300 mA (Figura A). Cuando se conecta una segunda resistencia en paralelo al circuito, el valor actual será de 600 mA (B). Sin embargo, el voltaje permanecerá sin cambios.

A pesar de conectar dos resistencias a la fuente de alimentación, la segunda creará un voltaje constante en la salida, porque en condiciones ideales no está sujeta a la carga.

Ahora veamos cómo cambian los valores si se conectan resistencias a la fuente de alimentación en el circuito. De manera similar, presentamos un reóstato de 40 ohmios con un controlador de 300 mA. Este último crea en él una tensión de 12 V (circuito B).

Si el circuito se compone de dos resistencias, entonces el valor de la corriente no cambia y el voltaje será de 6 V (G).

El controlador, a diferencia de la fuente de voltaje, mantiene los parámetros actuales especificados en la salida, pero la potencia del voltaje puede variar

Sacando conclusiones, podemos decir que un convertidor de alta calidad suministra a la carga la corriente nominal incluso cuando cae la tensión. En consecuencia, los cristales de diodo con 2 V o 3 V y una corriente de 300 mA arderán con el mismo brillo con un voltaje reducido.

Características distintivas del convertidor.

Uno de los indicadores más importantes es la potencia transmitida bajo carga. No sobrecargues el dispositivo e intenta obtener los mejores resultados posibles.

El uso incorrecto contribuye al rápido fallo no solo del mecanismo de visualización, sino también de los chips LED.

Los principales factores que influyen en el trabajo incluyen:

• elementos constitutivos utilizados en el proceso de montaje;
• grado de protección (IP);
• valores mínimo y máximo en entrada y salida;
• fabricante.

Los modelos modernos de convertidores se fabrican a base de microcircuitos y utilizan tecnología de conversión de ancho de pulso (PWM).

Durante el funcionamiento de la fuente de alimentación, se ha introducido un método de modulación de ancho de pulso para regular el voltaje de salida, mientras que se mantiene el mismo tipo de corriente en la salida que en la entrada.

Dichos dispositivos se caracterizan por un alto grado de protección contra cortocircuitos, sobrecargas de red y también tienen una mayor eficiencia.

Reglas para seleccionar un convertidor actual.

Para comprar un convertidor de lámpara LED, debes estudiar la clave características del dispositivo. Vale la pena confiar en el voltaje de salida, la corriente nominal y la potencia de salida.

potencia del LED

Analicemos inicialmente la tensión de salida, que está sujeta a varios factores:

• el valor de las pérdidas de voltaje en las uniones P-N de los cristales;
• número de diodos luminosos en la cadena;
• diagrama de conexión.

Los parámetros de la corriente nominal pueden determinarse en función de las características del consumidor, es decir, la potencia de los elementos LED y el grado de brillo.

Este indicador afectará la corriente consumida por los cristales, cuyo rango varía según el brillo requerido. La tarea del convertidor es proporcionar a estos elementos la cantidad de energía necesaria.

El valor del voltaje de salida debe ser mayor o idéntico a la cantidad total de energía gastada en cada bloque del circuito eléctrico.

La potencia del dispositivo depende de la potencia de cada elemento LED, su color y cantidad.

Para calcular la energía consumida utilice la siguiente fórmula:

PAG_h =P_CONDUJO *NORTE,

Dónde

• PAG_CONDUJO – carga eléctrica creada por un diodo,
• N es el número de cristales en la cadena.

Los indicadores obtenidos no deben ser inferiores a la potencia del conductor. Ahora es necesario determinar el valor nominal requerido.

Potencia máxima del dispositivo.

También hay que tener en cuenta que para garantizar un funcionamiento estable del convertidor, sus valores nominales deben superar el valor P obtenido en un 20-30%._h.

Así la fórmula toma la forma:

PAG_máximo ≥ (1,2..1,3) *P_h,

donde P_máximo — potencia nominal de la fuente de alimentación.

Además de la potencia y el número de consumidores en la placa, la intensidad de la carga también depende de los factores de color del consumidor. Con la misma corriente, según la tonalidad, tienen diferentes caídas de tensión.

El controlador de la lámpara LED debe suministrar la cantidad de corriente necesaria para garantizar el máximo brillo. A la hora de seleccionar un dispositivo, el comprador debe recordar que la potencia debe ser mayor que la que utilizan todos los LED.

Tomemos, por ejemplo, los LED de la empresa estadounidense Cree de la línea XP-E en rojo.

Sus características son las siguientes:

• caída de voltaje 1,9-2,4 V;
• corriente 350 mA;
• consumo medio de energía 750 mW.

Un análogo verde con la misma corriente tendrá indicadores completamente diferentes: las pérdidas en las uniones P-N son de 3,3 a 3,9 V y la potencia es de 1,25 W.

En consecuencia, podemos sacar conclusiones: con un controlador de 10 W se alimentan doce cristales rojos u ocho verdes.

Diagrama de conexión de LED

La elección del controlador debe realizarse después de determinar el diagrama de conexión para los consumidores de LED. Si primero compra diodos de luz y luego selecciona un convertidor para ellos, este proceso estará acompañado de muchas dificultades.

Para encontrar un dispositivo que garantice el funcionamiento de exactamente esta cantidad de consumidores con un diagrama de conexión determinado, tendrá que dedicar mucho tiempo.

Pongamos un ejemplo con seis consumidores. Su pérdida de voltaje es de 3 V, el consumo de corriente es de 300 mA. Para conectarlos, puede utilizar uno de los métodos y, en cada caso individual, los parámetros requeridos de la fuente de alimentación serán diferentes.

La desventaja de los diodos alternos es la necesidad de una fuente de alimentación de mayor voltaje si hay muchos cristales en el circuito.

En nuestro caso, cuando se conecta en serie, se requiere una unidad de 18 V con una corriente de 300 mA. La principal ventaja de este método es que la misma potencia pasa por toda la línea y, en consecuencia, todos los diodos se queman con el mismo brillo.

La desventaja de la colocación paralela de consumidores es la diferencia en el brillo de cada cadena. Este fenómeno negativo ocurre debido a la dispersión de los parámetros del diodo debido a las diferencias entre la corriente que pasa por cada línea.

Si se utiliza la colocación en paralelo, basta con utilizar un convertidor de 9 V, sin embargo, la corriente consumida se duplicará respecto al método anterior.

El método de disposición secuencial de dos diodos no se puede utilizar con un cambio en la cantidad de cristales incluidos en el grupo: 3 o más. Tales restricciones se deben al hecho de que puede pasar demasiada corriente a través de un elemento, lo que crea la probabilidad de que falle todo el circuito.

Si se utiliza un método secuencial con formación de pares de dos LEDs, se utiliza un driver de similar rendimiento que en el caso anterior. En este caso, la luminosidad de la iluminación será uniforme.

Sin embargo, incluso aquí hay algunos matices negativos: cuando se suministra energía al grupo, debido a la variación en las características, uno de los LED puede abrirse más rápido que el segundo y, en consecuencia, a través de él fluirá una corriente dos veces mayor que la nominal.

Muchos tipos LED para iluminación del hogar están diseñados para saltos de corta duración, pero este método es menos popular.

Tipos de controladores por tipo de dispositivo

Los dispositivos que convierten la energía de 220 V en los indicadores LED requeridos se dividen convencionalmente en tres categorías: electrónicos; basado en condensadores; regulable.

El mercado de accesorios de iluminación está representado por una amplia variedad de modelos de controladores, principalmente de fabricantes chinos. Y a pesar del bajo precio, entre estos dispositivos se puede elegir una opción muy decente. Sin embargo, debes prestar atención a la tarjeta de garantía, porque... No todos los productos presentados son de calidad aceptable.

Vista electrónica del dispositivo.

Idealmente, el convertidor electrónico debería estar equipado con un transistor. Su función es descargar el microcircuito de control. Para eliminar o suavizar la ondulación tanto como sea posible, se monta un condensador en la salida.

Este tipo de dispositivo pertenece a la categoría cara, pero es capaz de estabilizar una corriente de hasta 750 mA, algo que los mecanismos de balasto no son capaces de hacer.

Los controladores más nuevos se instalan principalmente en bombillas con casquillo E27. Una excepción a la regla son los productos Gauss GU5.3. Están equipados con un convertidor sin transformador. Sin embargo, el grado de pulsación en ellos alcanza varios cientos de Hz.

La pulsación no es el único inconveniente de los convertidores. La segunda puede denominarse interferencia electromagnética en el rango de alta frecuencia (HF). Por lo tanto, si otros aparatos eléctricos, como una radio, están conectados al enchufe conectado a la lámpara, se pueden esperar interferencias al recibir frecuencias FM digitales, televisión, enrutador, etc.

El dispositivo opcional de un dispositivo de calidad debe tener dos condensadores: uno es electrolítico para suavizar las ondulaciones y el otro es cerámico para reducir la RF.Sin embargo, esta combinación rara vez se encuentra, especialmente cuando se trata de productos chinos.

Aquellos que tienen conceptos generales en dichos circuitos eléctricos pueden seleccionar de forma independiente los parámetros de salida del convertidor electrónico cambiando el valor de las resistencias.

Debido a su alta eficiencia (hasta 95%), estos mecanismos son adecuados para dispositivos potentes utilizados en diversos campos, por ejemplo, para tuning de automóviles, alumbrado público y fuentes LED domésticas.

Fuente de alimentación basada en condensadores

Pasemos ahora a dispositivos menos populares: los que se basan en condensadores. Casi todos los circuitos de lámparas LED económicas que utilizan este tipo de driver tienen características similares.

Sin embargo, debido a modificaciones por parte del fabricante, sufren cambios, por ejemplo, la eliminación de algún elemento del circuito. Especialmente a menudo esta parte es uno de los condensadores, uno de suavizado.

Debido al llenado incontrolado del mercado con productos baratos y de baja calidad, los usuarios pueden "sentir" al cien por cien la pulsación de las lámparas. Aún sin profundizar en su diseño, podemos decir que el elemento alisador ha sido retirado del circuito.

Dichos mecanismos tienen solo dos ventajas: están disponibles para autoensamblaje y su eficiencia es del cien por ciento, ya que las pérdidas solo se producirán en las uniones y resistencias p-n.

Hay la misma cantidad de aspectos negativos: baja seguridad eléctrica y alto grado de pulsación. El segundo inconveniente se sitúa en torno a los 100 Hz y se produce mediante la rectificación de la tensión alterna. GOST especifica una norma de pulsación permitida del 10-20%, dependiendo del propósito de la habitación donde está instalado el dispositivo de iluminación.

La única forma de mitigar este inconveniente es seleccionar un condensador con la clasificación correcta. Sin embargo, no debe contar con la eliminación completa del problema; dicha solución solo puede suavizar la intensidad de las ráfagas.

Convertidores de corriente regulables

Controladores de atenuación para bombillas LED regulables le permite cambiar los indicadores de corriente entrante y saliente, mientras reduce o aumenta el grado de brillo de la luz emitida por los diodos.

Hay dos métodos de conexión:

• el primero implica un arranque suave;
• el segundo es el impulso.

Considere el principio de funcionamiento de los controladores regulables basados ​​en el chip CPC9909, utilizado como dispositivo regulador para circuitos LED, incluidos aquellos con alto brillo.

Esquema de conexión estándar del CPC9909 con alimentación de 220 V. Según las instrucciones esquemáticas, es posible controlar uno o más consumidores potentes.

Durante un arranque suave, el microcircuito con el controlador garantiza un encendido gradual de los diodos con un brillo creciente. Este proceso involucra dos resistencias conectadas al pin LD, diseñadas para realizar la tarea de atenuación suave. De esta manera se logra una tarea importante: prolongar la vida útil de los elementos LED.

La misma salida también proporciona regulación analógica: la resistencia de 2,2 kOhm se reemplaza por una variable analógica más potente: 5,1 kOhm. De esta manera, se logra un cambio suave en el potencial de producción.

El uso del segundo método implica suministrar pulsos rectangulares a la salida de baja frecuencia del PWMD. En este caso se utiliza un microcontrolador o un generador de impulsos, que necesariamente están separados por un optoacoplador.

¿Con o sin vivienda?

Los conductores están disponibles con o sin carcasa.La primera opción es la más común y la más cara. Estos dispositivos están protegidos de la humedad y las partículas de polvo.

Los dispositivos del segundo tipo se utilizan para instalación oculta y, en consecuencia, son económicos.

Todos los dispositivos presentados se pueden alimentar desde una red de 12 V o 220 V. A pesar de que los modelos de marco abierto tienen un mejor precio, están muy por detrás en términos de seguridad y confiabilidad del mecanismo.

Cada uno de ellos difiere en la temperatura permitida durante el funcionamiento; esto también debe tenerse en cuenta al seleccionar.

Circuito de pilotos clásico

Para ensamblar de forma independiente una fuente de alimentación LED, nos ocuparemos del dispositivo de tipo pulso más simple que no tiene aislamiento galvánico. La principal ventaja de este tipo de circuito es la conexión sencilla y el funcionamiento fiable.

El circuito convertidor de 220 V se presenta como una fuente de alimentación conmutada. Durante el montaje se deben observar todas las normas de seguridad eléctrica, ya que no existen límites en la salida de corriente.

El esquema de dicho mecanismo se compone de tres áreas principales en cascada:

1. Separador de voltaje capacitivo.
2. Rectificador.
3. Protectores contra sobretensiones.

La primera sección es la resistencia proporcionada a la corriente alterna en el condensador C1 con una resistencia. Este último es necesario únicamente para la autocarga del elemento inerte. No afecta el funcionamiento del circuito.

El valor nominal de la resistencia puede estar en el rango de 100 kOhm-1 Mohm, con una potencia de 0,5-1 W. El condensador debe ser electrolítico y su valor de voltaje de amplitud efectiva es de 400-500 V.

Cuando el voltaje de media onda generado pasa a través del capacitor, la corriente fluye hasta que las placas están completamente cargadas. Cuanto menor sea la capacidad del mecanismo, menos tiempo llevará cargarlo por completo.

Por ejemplo, un dispositivo con un volumen de 0,3-0,4 μF se carga durante 1/10 del período de media onda, es decir, solo una décima parte del voltaje que pasa pasará por esta sección.

El proceso de enderezamiento en este tramo se realiza según el esquema de Graetz. El puente de diodos se selecciona en función de la corriente nominal y la tensión inversa. En este caso, el último valor no debe ser inferior a 600 V.

La segunda etapa es un dispositivo eléctrico que convierte (rectifica) la corriente alterna en corriente pulsante. Este proceso se llama onda completa. Dado que una parte de la media onda ha sido suavizada por un condensador, la salida de esta sección tendrá una corriente continua de 20-25 V.

Dado que la fuente de alimentación del LED no debe exceder los 12 V, se debe utilizar un elemento estabilizador para el circuito. Para ello se introduce un filtro capacitivo. Por ejemplo, puedes utilizar el modelo L7812.

La tercera etapa funciona sobre la base de un filtro estabilizador y suavizante: un condensador electrolítico. La elección de sus parámetros capacitivos depende de la fuerza de la carga.

Dado que el circuito ensamblado reproduce su funcionamiento inmediatamente, no se pueden tocar los cables desnudos, ya que la corriente conducida alcanza decenas de amperios; primero se aíslan las líneas.

Conclusiones y vídeo útil sobre el tema.

Todas las dificultades que puede encontrar un radioaficionado a la hora de seleccionar un convertidor para potentes lámparas LED se describen en detalle en el vídeo:

Características clave de conectar de forma independiente un dispositivo convertidor a un circuito eléctrico:

Instrucciones paso a paso que describen el proceso de montaje de un controlador LED con sus propias manos utilizando medios improvisados:

A pesar de las decenas de miles de horas de funcionamiento ininterrumpido de las lámparas LED declaradas por el fabricante, existen muchos factores que reducen significativamente estos indicadores.

Los controladores están diseñados para suavizar todos los saltos de corriente en el sistema eléctrico. Su selección o autoensamblaje debe abordarse de manera responsable después de calcular todos los parámetros necesarios.

Cuéntenos cómo seleccionó el controlador para la bombilla LED. Comparta sus argumentos y formas de estabilizar el suministro de voltaje a un dispositivo de iluminación con diodos. Deje comentarios en el bloque a continuación, haga preguntas, publique fotografías sobre el tema del artículo.