Компактные блоки питания для светодиодных лент: рейтинг производителей инверторов

Что представляет собой электронный трансформатор

Электронный трансформатор для галогенных ламп не используется для светодиодов

Электронный трансформатор — это схема импульсного источника питания, в основе которой лежит высокочастотный генератор, работающий на полупроводниковых переключателях и на самом трансформаторе. Питание такой схемы осуществляется от стандартной сети переменного тока 220 В, но на выходе фактическое значение находится в районе 12 В. Сначала на выпрямитель подается питание от сети, затем уже выпрямленное напряжение отправляется к генератору и блоку выключателя питания.

Стандартной реализацией такой схемы является использование самогенерируемого двухтактного типа, главной особенностью которого является отсутствие необходимости в использовании специальных импульсных источников питания, таких как контроллеры ШИМ. Автоматический генератор в этом случае переключает транзистор под действием наведенных напряжений на обмотках трансформатора, а также обеспечивает положительную обратную связь.

Для обеспечения правильной работы светодиодных ламп необходим любой источник, который обеспечивает стабильное напряжение 12 В на постоянной основе и минимизирует пульсации. Для этого чаще всего используются упомянутые выше интегральные схемы.

Обе схемы предполагают использование встроенного ШИМ-контроллера, который регулирует работу биполярных или полевых транзисторов. Кроме того, выходной каскад схемы включает в себя выпрямитель и конденсаторы, которые ослабляют пульсации — они действуют как своего рода фильтр.

В результате получается стабилизированный источник питания, пульсации которого соответствуют токовой нагрузке, а также емкости конденсаторов фильтра. При необходимости его можно реализовать на самогенерирующей схеме по аналогии с электронным трансформатором, используя дополнительные цепи обратной связи для обеспечения необходимой стабилизации выходного напряжения.

Источник питания для светодиодов

Для ремонта блока питания светодиодной лампы необходимо понимать принцип работы такого элемента системы.

Блок питания для такого светильника должен соответствовать ряду требований. Основные из них следующие:

• энергоэффективность;
• надежность;
• электромагнитная совместимость;
• безопасность.

Только снабдив светодиоды источником питания с перечисленными качествами, можно добиться правильной работы устройства, продлить срок его службы.

Следует отметить, что продолжительность работы представленных осветительных приборов составляет не менее 50 тысяч часов. Следовательно, источник питания должен работать как минимум такой же период времени. Следует помнить, что основная причина, по которой светодиодные лампы заменяют все другие типы осветительных приборов, — это энергосберегающие технологии. Следовательно, блок питания также должен иметь высокий КПД. В противном случае экономия энергии будет незначительной из-за источника питания.

Также следует отметить, что представленная деталь является единственным источником электромагнитных помех. Поэтому совместимость светодиодного светильника с сетью зависит от источника питания.

Единственным элементом представленного осветительного прибора, который питается от домашней сети, является блок питания для светодиодных ламп. 220В в этом элементе системы преобразуется, снижаясь до 12В на выходе. По этой причине электрическая безопасность устройства полностью зависит от этого устройства.

Также блок питания влияет на световые характеристики лампы, сколько тока будет протекать через светодиод. Если он пульсирует, световой поток будет некачественным, что негативно скажется на зрении.

Устройство лампы и драйвера

Блок питания для светодиодной лампы на 12В — самый распространенный тип. В зависимости от характеристик лампы она может выдавать 5, 12, 24, 48 В. При этом ток преобразуется из переменного в постоянный. Это необходимое условие для правильного функционирования системы.

Прежде чем рассматривать устройство этого светового элемента, необходимо обратить внимание на его место в конструкции. Это позволит при необходимости произвести ремонт. Светодиодные лампы имеют такой же дизайн. Если разобрать корпус, можно увидеть драйвер внутри. Это печатная плата, на которой распаяны радиоэлементы.

База представленных устройств чаще всего имеет размер G4. Сразу после этого следует питание светодиодных ламп. Электричество подводится к контактам патрона, передается на выводы цоколя. К нему подключаются два провода, по которым подается напряжение на драйвер (блок питания). Здесь ток преобразуется в указанные параметры. Он идет к плате, к которой припаяны светодиоды.

Драйвер — это электронный блок, который является генератором тока. В свою очередь, он также имеет несколько основных компонентов. Сначала на фильтр поступает напряжение из домашней сети. Устраняет электромагнитные помехи. Затем ток идет на выпрямитель. Здесь он становится постоянным. Следующий шаг в источнике питания — коррекция коэффициента мощности. Последняя ступень, через которую проходит электрический ток в этом устройстве, — это импульсный стабилизатор тока. К его выходу подключены светодиоды.

Такое устройство есть в любой светодиодной лампе. Если необходимо собрать пускорегулирующие устройства для светодиодных ламп аварийного или общего назначения, следуйте указанной схеме.

Конструкция и принцип работы

Адаптер для светодиодной ленты представляет собой понижающий трансформатор, преобразующий переменный ток с напряжением 220 вольт в постоянный ток 5В, 12В, 24В или другие значения, безопасные для человека. С помощью дополнительных аксессуаров он может регулировать яркость и цвет светового потока. Устройство обычно защищено от коротких замыканий, перегрузок и перегрева. Если вам необходимо надежное электроснабжение при аварийных отключениях питания, некоторые модели комплектуются современными компактными аккумуляторами.

Существуют блоки питания для светодиодных лент, работа которых основана на трех разных принципах:

• линейный;
• запястье;
• без трансформатора.

Первые дешевы, надежны, но малоэффективны с энергетической точки зрения. Последние более компактны, дороже, но имеют высокий КПД. Третьи ненадежны и используются редко.

Охлаждение адаптера может быть:

• пассивные с естественной циркуляцией воздуха через отверстия в корпусе;
• активный с использованием вентилятора и кулера.

Если есть угроза попадания воды или пыли во внутреннее пространство, используется герметичный корпус, а на этикетке продукта отображается цифровое значение IP-кода.

Особенности питания светодиодов

Блок питания для светодиодных ламп на 220В имеет некоторые особенности работы. Это необходимо учитывать при планировании изготовления или ремонта данного устройства. Светодиод имеет нелинейную зависимость между напряжением и током. Этой особенностью обладают все осветительные приборы представленного типа.

Так, при повышении номинального напряжения ток на светодиоде резко возрастает. Это может привести к повреждению. Поэтому в дешевых лампах (чаще всего китайского производства) последовательно со светодиодом устанавливают ограничительный резистор. Если произойдет скачок напряжения, это предотвратит увеличение тока. Но при этом мощность резистора уменьшится. По этой причине эффективность экономичного прибора снижается.

Источник питания обеспечивает нормальное напряжение для питания светодиодов. Именно это устройство чаще всего включают в схему лампы представленного типа. Блок питания для светодиодной лампы 12В или с другим значением выходного напряжения называется драйвером. Это маркетинговое обозначение таких устройств. Источник постоянного напряжения для светодиодов, работающих от напряжения 12 В, обычно называют блоком питания. Если устройство также стабилизирует входной ток, это драйвер. Можно сказать, что это разновидность балласта, устанавливаемого в качественные лампы.

Характеристики блока управления

Блок питания — это электротехнический проект, основная задача которого — преобразовать силу тока 220 В в 12 В или 24 В в зависимости от необходимого рабочего напряжения. В большинстве случаев для питания светодиодных ламп используются импульсные блоки питания. Резисторы здесь действуют как ограничители. Есть распространенный аналог блока питания — драйвер, недостатком которого является отсутствие ограничителей тока.

Выбирая блок питания для светодиодных лампочек, необходимо ознакомиться с характеристиками, которыми должно обладать устройство.

• Рабочее напряжение осветительной арматуры.
• Суммарная мощность светодиодной ленты.
• Необходимость защиты корпуса блока питания от вредного воздействия окружающей среды.
• Габаритные размеры конструкции.

Рабочее напряжение

Сравнительная таблица светодиодов

Рабочее напряжение светодиодных ламп в зависимости от модификации конструкции составляет 12В, 24В, а иногда и 36В. Рабочее напряжение светодиодных лент, контролируемых SPI, составляет всего 5 В. Для бесперебойной работы выходное напряжение блока питания должно соответствовать заданным параметрам.

Существуют блоки питания, позволяющие вручную регулировать интенсивность выходного напряжения, они используются для реализации нестандартных конструкций, а также при необходимости компенсации падения напряжения на длинных кабелях.

Также есть нестандартные модификации БП, оснащенные разными каналами. У каждого свое выходное напряжение. Это может быть очень полезно, если вы загружаете разные ленты в один и тот же источник.

Мощность осветительного прибора

Таблица питания светодиодной ленты

Подбирать источник питания по мощности необходимо следующим образом: мощность = общая мощность светодиодных ламп * коэффициент безопасности при коротком замыкании (равен 15-30%). Если пренебречь запасом прочности при выборе, электроустройство будет работать на пределе, срок его службы будет очень ограничен.

Для расчета общей мощности светодиодной ленты каждый метр ее длины нужно умножить на мощность.

Габариты

Размер корпуса имеет большое значение. Мощные блоки питания могут быть крупногабаритными, спрятать их будет практически невозможно, к тому же большинство из них оснащено встроенным вентилятором. Если вам нужно подключить длинный отрезок ленты, вы можете просмотреть схему подключения и использовать опцию для запуска большего количества устройств меньшего размера и мощности.

При выборе места для установки необходимо учитывать: чем выше мощность устройства, тем больше он нагревается, поэтому важно предусмотреть достаточно места для радиатора, иначе он перегреется и быстро выйдет из строя.

Разновидности блоков питания

Рассмотрев устройство блока питания светодиодных ламп, нужно обратить внимание на виды таких устройств. Они могут быть трансформаторными или импульсными. Они различаются по устройству и принципу действия.

Следовательно, трансформатор используется в основе трансформаторного блока. Это понижающее устройство. Напряжение для любой лампы светодиодного типа должно быть уменьшено с 220 В до 12 В или другого желаемого значения. Только после этого на выпрямитель подается ток. Любая светодиодная лампа питается от постоянного тока.

Достоинством типов трансформаторных устройств является простота их конструкции. Они способны выдерживать нагрузку в режиме ожидания и отключены от домашней сети. Однако у представленного типа блока есть и недостатки. Основные из них — низкий КПД (50-70%), а также чувствительность системы к перегрузкам.

Импульсный блок питания для светодиодных ламп также имеет в своей конструкции трансформатор. Но в этом случае он работает на более высоких частотах. Поэтому его вес и габариты во много раз меньше. Обычный трансформаторный блок питания работает на частоте 50 Гц, это намного больше. КПД импульсного устройства 70-80%.

В импульсных версиях устройства также есть изоляция от сети. Это устройство тоже чувствительно к перегрузкам, но при этом может перестать работать даже на холостом ходу. Такое устройство может включиться в случае значительной перегрузки.

Классификация БП

В зависимости от расположения балласты делятся на внутренние (находятся внутри корпуса лампы) и внешние (находятся вне корпуса). При этом внешние блоки питания могут поставляться в комплекте с лампой или приобретаться отдельно.

По конструкции источники питания можно разделить на две большие категории: изолированные и неизолированные. Особенностью изолированного источника питания является то, что его выход не имеет гальванической связи с входом. Это приводит к более высокому уровню электробезопасности устройства. Ни при каких обстоятельствах электрический потенциал на выходе исправного источника питания изолированного типа не может достигать опасного значения. В принципе, изолированный блок питания — это очень классическая конструкция трансформаторного блока питания, который используется в течение многих десятилетий. Первичная обмотка трансформатора подключена к сети через преобразователь, нагрузка подключена к вторичной обмотке через выпрямитель. Отличие от классического варианта в том, что трансформатор работает не на частоте сети, а на более высокой частоте, а также при наличии гальванически изолированной обратной связи для стабилизации напряжения или тока. Изолированные источники питания относительно дороги, но хорошо выдерживают скачки напряжения и импульсные помехи, характерные для российских электрических сетей.

Неизолированные источники питания гальванически связаны с выходом. Следовательно, хотя разность потенциалов между линиями на выходе такого источника питания является безопасным значением, которое не превышает 60 В постоянного тока для светодиодных ламп, тем не менее, потенциал между одной из линий на выходе и землей может быть сопоставимым при сетевом напряжении, т е приобретают опасное значение. Преимуществами неизолированных источников питания являются компактность, невысокая цена и несколько более высокий КПД по сравнению с неизолированными источниками питания. Поэтому производители очень дешевых светильников так любят неизолированные источники питания: помимо низкой стоимости источника питания, повышенный КПД позволяет использовать светодиоды с меньшей светоотдачей. Неизолированные источники питания также широко используются в светодиодных модернизированных лампах, но здесь в некоторых случаях без них невозможно обойтись из-за их небольших размеров. Из-за низкой электробезопасности неизолированные источники питания могут быть только внутренними. Недостатком неизолированных источников питания является проникновение на выход мощных импульсных помех, которые «гуляют» по сети. Кроме того, при установке переключателя в разрыв нейтрального провода (что происходит при установке светодиодных ламп вместо ранее существовавшего освещения) светодиоды в светильнике, оборудованном таким источником питания, в выключенном состоянии тускло горят. Все это приводит к преждевременному выходу из строя светодиодов.

Улучшенные неизолированные источники питания часто называют на жаргоне PFC словами Power Factor Correction — Коррекция коэффициента мощности. У них более высокий коэффициент мощности, чем у обычных неизолированных источников питания — около 0,9 против 0,6. Эти блоки питания частично решают проблемы, вызывающие преждевременный отказ светодиода. Однако они все равно проигрывают изолированным источникам питания с точки зрения устойчивости к скачкам напряжения.

Почему «слабое звено»?

Электронные компоненты блока питания работают при напряжении до 242 В переменного тока. В случае аварии в электросетях напряжение может кратковременно повыситься до 456 В переменного тока. Удары молнии, переключение мощного электрооборудования и некоторые другие факторы приводят к возникновению импульсных помех амплитудой до 4000 В. Поэтому к качеству электронных компонентов блока питания предъявляются особые требования.

Срок службы светодиодов зависит от того, как долго они горят. И наоборот, срок службы источника питания зависит не только от времени работы, но и от времени хранения. То есть, если вы не включали лампу, а только хранили ее на складе, через некоторое время ее блок питания все равно не будет работать. Это связано с особенностями используемых в блоке питания электролитических конденсаторов: они постепенно разрушаются из-за испарения электролита. В среднем электролитический конденсатор можно использовать не более 10 лет со дня изготовления. При неправильно спроектированном источнике питания электролитический конденсатор перегревается, сокращая срок его службы. В некоторых дорогих современных блоках питания проблема решается полной заменой электролитических конденсаторов на керамические, которые являются практически вечными электронными компонентами.

Выбор варианта питания

Если лампы освещают комнату, не требующую особого качества света, то можно использовать трансформаторы или импульсные источники питания. В этом случае небольшая пульсация из-за скачков напряжения не будет особенно заметна.

В случае, если требуется качественный световой поток, а также если этот светильник потребляет много энергии, рекомендуется использовать драйвер.

На выбор источников питания также влияет положение светильника. В частности, это влияет на степень защиты. В жилом помещении он должен быть ниже, а в агрессивной среде с запыленностью и влажностью требования будут выше.

Производители БП

Теоретически оптимальный выбор — это блок питания, специально разработанный для конкретной модели прибора. На практике это могут успешно реализовать как компании, у которых помимо светотехники есть еще и мощный бизнес по производству электронных устройств (LG, Philips), так и осветительные компании, чьи блоки питания хорошо зарекомендовали себя на рынке. (Осрам).

В других случаях предпочтительным вариантом является использование балласта в светильниках ведущих компаний, специализирующихся на этом виде продукции (Meanwell, Helvar, Vossloh-Schwabe и некоторых других). Использование унифицированного источника питания легко заменяемой конструкции также важно для возможного ремонта светильника, поскольку источник питания обычно выходит из строя быстрее, чем светодиоды.

Блок питания для светодиодных ламп 12 В

Блоки питания выбираются исходя из назначения светодиодных светильников.

Они делятся на следующие виды:

• Запечатанный. Их используют для установки светильников в ванной, сауне, уличном освещении.
• Убытки. Предназначен для установки в помещении с нормальным уровнем влажности.
• С активным охлаждением. Оснащен вентилятором, увеличивающим мощность и уменьшающим габаритные размеры.
• Пассивное охлаждение. Радиатор используется для отвода тепла. Преимущество — бесшумная работа. Недостаток: мощность ограничена размером устройства.

Кроме того, блоки питания выбираются исходя из основных характеристик:

• Власть. Он рассчитывается путем сложения всей подключенной нагрузки плюс запас мощности 10-15%, чтобы избежать перегрузки.
• Выходной ток. Это зависит от количества подключенных ламп. Если мощность нагрузки и «косинус фи» ламп известны, ток можно рассчитать по формуле: общая мощность лампы / 12 / cos. Значение параметра также определяет площадь сечения проводников, соединяющих блок питания и лампу.
• Выходное напряжение. В нашем случае это 12 В.

При подключении светодиодных ламп 12В к линии электропередачи 220В их необходимо запитать от драйвера или блока питания.

Технологический прогресс в области энергосберегающих технологий способствует постоянному развитию и улучшению технических и эксплуатационных характеристик светодиодных ламп.

Оценка мощности блока питания

Выбирая блок питания, необходимо в первую очередь оценить мощность лампы. Мощность балласта должна быть больше мощности, потребляемой источником света, и лучше, если у этой мощности будет запас в 20-30%.

Покупая светодиоды, нужно сразу подбирать для них подходящий блок питания. В этом случае также необходимо учитывать ток и напряжение питания светодиода. Например, белый светодиод с током 300 мА имеет падение напряжения 3–3,4 В, то есть необходимая для него мощность составляет около 1 Вт.

Это означает, что драйвер 300 мА, 10 Вт подходит для светодиодного светильника с 10 белыми светодиодами.

А в светильник с красными светодиодами с током 300 мА можно установить 15 светодиодов. Ведь падение напряжения на таком светодиоде всего 1,8-2,0 В. А необходимая мощность красного диода — около 0,6 Вт.

Подключение при помощи обычного трансформатора

Использование обычного трансформатора с диодным мостом и конденсатором для ослабления пульсаций является хорошей альтернативой для питания светодиодных устройств. Схема работает как обычно: трансформатор понижает напряжение до нужного значения, диодный мост выпрямляет его, а конденсатор убирает пульсации, окончательно стабилизируя график.

Однако у такой схемы есть один серьезный недостаток — она ​​не может ограничить силу тока. То есть при последовательном соединении ламп будет потеряна яркость свечения — одно значение напряжения будет разделено на количество светодиодных ламп. Если включить их параллельно, напряжение на каждом будет одинаковым, но потребление тока увеличится вдвое.

Важно! Если потребителей достаточно, существует серьезная опасность сжечь источник энергии (и хорошо, если деятельность ограничится только ими). Это обстоятельство делает достаточно ответственным расчет и подключение трансформаторного блока питания.

При подключении важно не перепутать контакты на обмотках трансформатора. Они называются впереди и помечаются жетоном, чтобы не запутаться. Диодный мост собирается из отдельных элементов или используются готовые полупроводниковые сборки. При этом важно сразу уточнить, какой тип имеется в наличии, так как есть полноценные полумосты и агрегаты. Первые дают низкое напряжение и очень сильную рябь, поскольку они оставляют только колебания на одной стороне графика. Последние предпочтительнее, график у них более плавный, а напряжение может быть выше.

Расчет мощности блока питания на 12V

Схема подключения к светодиодным лентам

Проведем несложный расчет для популярной светодиодной ленты на SMD 5050 длиной 3 метра, мощностью 14,4 Вт и с 60 светодиодами / м.

1. Рассчитываем расход всей ленты, 3 метра
   14,4 Вт * 3 м. = 43 Вт
2. Добавляем к марже 20%, которые пойдут на потери в проводнике
   43 Вт * 1,2 = 52 Вт
3. У нас получилось, что минимальная мощность блока должна быть 52Вт. Ближайшая подходящая модель обычно имеет мощность 60 Вт, поэтому мы выбираем ее соответственно.

Помимо потерь в кабелях и самой светодиодной ленте, немаловажную роль играет качество конструкции, схемотехники и аксессуаров блока питания. Если он средней стоимости и не очень качественного, то указанные характеристики будут предельно допустимыми, на них он будет работать нестабильно. Приведу практический пример, на блоке питания мощностью 60 Вт. Я подключил ленты мощностью 55 Вт, но через 10 минут работы лента начала мигать. При нагревании электрические параметры немного меняются, напряжение упало. Мощности просто немного не хватало. Разобрал и снизил напряжение внутренним регулятором с 12,5 до 11,5 В. Этого хватило для стабильного и полноценного освещения помещения.

Схемы подключения

Есть две схемы подключения источника питания к светодиодным лампам:

• стабилизированный источник тока;
• блок стабилизации напряжения.

В случае использования трансформатора для светодиодных ламп на 12 В необходимо выбрать схему стабилизации тока. Количество потребляющих устройств будет определяться только мощностью устройства, которую несложно посчитать, просто разделив итоговое значение на значение показателей агрегата. Второй вариант тоже можно использовать, но в этом случае потребуется установка дополнительного токоограничивающего резистора. Его номинал рассчитывается отдельно для каждого случая. Проще всего рассчитать его с помощью онлайн-калькулятора, имеющего достаточную точность.

Самая простая схема подключения следующая:

• ТВ1 — трансформатор, подключенный к источнику 220 В;
• ВД — диодный мост;
• C1 — конденсатор, сглаживающий пульсации.

Лампы подключаются к контактам «+» и «-». Трансформаторы светодиодных светильников просты в сборке и практически не требуют настройки.

Правила выбора и монтажа

Блок питания выбирается после предварительного расчета. Новый светильник на основе светодиодных лент будет состоять из определенного количества стандартных элементов с известным удельным энергопотреблением на метр для каждого типа. Мощность приобретаемого устройства должна превышать общую нагрузку на 20-40%. Если производитель указывает в своей документации только максимальный выходной ток, то для перехода на одну единицу используется формула, где мощность равна произведению тока и напряжения.

Важно: конструкция стандартной светодиодной ленты требует, чтобы после подключения длина любого последовательно соединенного элемента не превышала 5 метров. Это учитывается при разработке схемы укладки.

Советы специалистов

Выбирая блок питания для светодиодных ламп, нужно знать, чем отличаются существующие у них типы. Эксперты по освещению дадут несколько советов. Мастера утверждают, что при использовании в схеме драйвера светодиоды могут работать на полную мощность. Это потому, что нет необходимости понижать напряжение. В этом случае светодиоды не выйдут из строя из-за увеличения мощности.

Если питание подается от источника питания, часть напряжения будет потребляться из-за нагрева резисторов. Последние отвечают за ограничение напряжения при скачках индикаторов тока. Следовательно, питание системы с драйвером может значительно продлить срок службы светодиодов. В этом случае ток никогда не превысит допустимое значение.

Стоит учесть, что драйвер — это устройство, рассчитанное на ток с определенными характеристиками, определенной мощностью. Поэтому, если вы хотите собрать или отремонтировать блок питания от светодиодной лампы своими руками, выбирать нужно исходя из количества и типа светодиодов. Их мощность должна соответствовать выбранному блоку питания.

Обычный блок питания можно использовать для любого электроприбора, а драйвер специально разработан для светодиодов. Это необходимо учитывать при покупке устройства. На выбор типа источника питания влияет ряд факторов.

Рекомендации по подключению и эксплуатации

1. Перед подключением проверьте, соответствуют ли напряжение и мощность источника питания ожидаемой нагрузке;
2. Подключайте источник света только к обесточенному источнику питания;
3. Напряжение 220 вольт подключается к клеммам, обозначенным буквами L и N, а нагрузка к клеммам V + и V-;
4. Расстояние от стены до источника питания должно быть не менее 15-20 см (для обеспечения достаточной вентиляции);
5. Если используется несколько источников питания, установите их на расстоянии 3-5 см друг от друга.