Трансформатор для светодиодов

При замене галогеновых ламп на 12В в точечных светильниках светодиодными часто возникает вопрос: «нужно ли менять источник питания?». Для галогенок использовали электронные трансформаторы с выходным напряжением 12 вольт, а для светодиодных ламп продаются специальные блоки питания (БП) с выходным напряжением также 12 вольт. В чем же их различие и взаимозаменяемы ли они? Давайте разбираться!

Что такое электронный трансформатор?

Электронным трансформатором называют схему импульсного источника питания на основе трансформатора и высокочастотного генератора на полупроводниковых ключах. Они питаются от сети 220В переменного тока, а на их выходе переменное напряжение с действующим значением порядка 12В.

Структурная схема устройства изображена на рисунке ниже.

Здесь мы видим, что питание 220В сначала поступает на выпрямитель, после чего выпрямленное пульсирующее с частотой 100Гц напряжение поступает на узел силовых ключей и генератора, рассмотрим пример типовой принципиальной электрической схемы электронного трансформатора.

Здесь изображена типичная автогенераторная двухтактная схема. Её особенностью является то, что для работы ключей в режиме коммутации (переключений) на высокой частоте им не требуется ШИМ-контроллеров или других специализированных ИМС. Говоря простыми словами работа автогенератора заключается в переключении транзистора в результате напряжений, наводимых на обмотках импульсного трансформатора и положительной обратной связи.

Что мы видим на схеме? Первое что бросается в глаза – отсутствие диодного моста на выходе, а значит, что выходное напряжение переменное, а также отсутствие цепей, предназначенных для стабилизации выходного напряжения. Вы можете подробнее ознакомится с принципом их работы посмотрев видео:

Подобная схема лежит и в основе большинства зарядных устройств для мобильных телефонов, ЭПРА для питания люминесцентных ламп, в том числе в энергосберегающих или компактных люминесцентных лампах в некоторых вариациях и некоторыми доработками.

Рассмотрим выходные осциллограммы.

Здесь видно, что переменное напряжение амплитуда которого пульсирует от нуля до + и – 17Вольт. Такие изменения амплитуды с течением времени – повторяют пульсации выпрямленного сетевого(100Гц). Получается интересная ситуация – есть высокочастотное выходное напряжение, изменяющееся с частотой в десятки тысяч герц, при этом его амплитуда изменяется от 0 до 17 вольт с частотой в 100 Гц или выпрямленные 50 Гц. Если растянуть ось времени и рассмотреть форму на уровне периодов, то картинка примет следующий вид.

Здесь видно, что сигнал по форме далёк от синусоиды, а скорее прямоугольник с небольшим уклоном в сторону заднего фронта.

Блоки питания для светодиодных ламп 12В

Их часто называют блоками питания для светодиодных лент, фактически для подключения и лент и ламп нужен любой источник постоянного стабилизированного напряжения 12В с минимальными пульсациями. На практике в современном мире используются импульсные источники питания, рассмотрим типовую схему.

Или другой вариант:

Что общего у этих двух, казалось бы, разных схем? Они построены на интегральном ШИМ-контроллера который управляет силовыми ключами – транзисторами, они могут быть и полевыми, и биполярными. Кроме того, в выходном каскаде схемы вы видите выпрямитель и конденсаторы для сглаживания пульсаций (фильтр). Всё это значит, что на выходе мы получаем стабилизированный DC источник питания. Величина его пульсаций будет зависеть от нагрузки и ёмкости фильтрующих конденсаторов.

Её также можно реализовать на автогенераторной схеме, подобной электронному трансформатору, добавив цепи обратной связи для стабилизации выходного напряжения. В результате получится схема наподобие такой.

Аналогичная конструкция используется в упомянутых выше зарядных для мобильны телефонов здесь за стабилизацию отвечает цепочка обратной связи на 11 вольтовом стабилитроне VD9 и транзисторной оптопаре U1.

Принцип работы подобных ИИП мы рассматривали в статье ранее — Схемотехника блоков питания светодиодных лент.

5 особенностей и отличий БП для LED-лент и ламп от электронных трансформаторов для галогенных ламп

Итак, подведем итоги и ответим на вопрос: «почему нельзя питать светодиодные лампы от электронного трансформатора?». Для этого мы перечислим основные особенности этих источников питания и требования для работы светодиодных изделий.

1. Для включения светодиодных лент и ламп на 12В нужно постоянное напряжение. Так как у светодиодов нелинейная вольтамперная характеристика – они очень чувствительны к отклонениям напряжения питания от номинального, и при его превышении быстро выйдут из строя.

2. Электронные трансформаторы выдают пульсирующее переменное высокочастотное напряжение. Величина всплесков и пиков может достигать и 40 вольт в некоторых случаях. Это может привести к выходу из строя светодиодов или драйверов, встроенных в LED-лампу, а также к их нестабильной работе.

3. У электронных трансформаторов есть такая характеристика как минимальная нагрузка (смотрите рисунок ниже). Это значит, что, если подключить нагрузку меньше указанной на блоке питания он может либо не запуститься, либо выдавать большие пульсации, а также отключаться или другим образом отклоняться от нормального режима работы. Это критично, поскольку галогенные лампы потребляют в разы большую мощность, чем светодиодные, поэтому электронный трансформатор может проявлять себя подобным образом.

Мощность указана от 20 до 105 Вт, что говорит об ограничении по минимальной подключаемой мощности.

4. У блоков питания для ламп на 12В выходное напряжение и постоянное, и стабилизированное при этом.

5. Для питания галогеновых ламп не разницы в роде тока (постоянный или переменный), которым её будут питать. Важно действующее значение напряжения на ней. Поэтому они подойдут под оба варианта источников питания.

Заключение

Нельзя использовать электронный трансформатор для питания светодиодных изделий. Подбирайте блок питания с постоянным стабилизированным выходным напряжением. В противном случае ваши светильники и лампы могут выйти из строя. Также будьте внимательны – сейчас популярны светильники, предназначенные для питания источником постоянного тока – драйвером, это отдельный вид устройств! Об этом читайте здесь — В чем отличие блока питания от драйвера для светодиодов

Алексей Бартош

Источник: electrik.info

Какие трансформаторы лучше использовать для светодиодов

Для питания светодиодов нужны трансформаторы, преобразующие переменное напряжение 220 В (стандартное сетевое значение) в постоянный ток (в нашем случае —12 В). При этом, надо, чтобы никаких пульсаций напряжения после диодного моста не возникало, для чего используются сглаживающие конденсаторы. Это ограничивает возможности обычных блоков питания, которые не могут обеспечить достаточного качества и мощности выдаваемого напряжения.

Рассчитывать на то, что можно подключить лампу к стандартному выпрямителю, не следует — можно испортить светильник или получить неравномерное свечение, с пульсациями или мигающим режимом. Стандартный электронный драйвер, установленный в LED лампу на 220 В, тоже не подойдет — его мощность рассчитана только на единственный прибор и не позволит присоединить дополнительную нагрузку.

 Необходимо учитывать недостатки:

• большие габариты;
• во время работы он издает гул, который со временем усиливается;
• потребление энергии довольно высокое, поскольку КПД устройства составляет 50-70%, все остальное — потери на нагрев и гул;
• сложность скрытого монтажа — объемный блок непросто куда-то спрятать.

Эти минусы ограничивают применение трансформаторов в пользу импульсных источников. Однако, среди любителей и домашних мастеров они получили широкое распространение из-за надежности, дешевизны и простоты применения.

Важно! Нередко трансформаторами называют драйвера или источники другого типа. Это неверно, но на практике используется достаточно часто. Поэтому всегда надо уточнять, о каком именно устройстве идет речь.

Понижающие ток трансформаторы для светодиодных ламп и лент с 220 вольт до 12

Для подключения светодиодных лент или ламп используются специальное устройство (драйвер электронный), преобразующее 220 В в постоянное напряжение 12 В с заданной мощностью. Приобрести такой драйвер отдельно возможно не всегда, и обходится он не дешево. Это стало причиной изготовления альтернативных источников питания на базе трансформатора.

Здесь необходимо сразу учесть, что одним только подключением устройства вопрос решить не удастся. Дело в том, что на выходе трансформатора будут необходимые 12 В, но переменного тока. Поэтому после трансформатора понадобится установить диодный мост, который выдает пульсирующее напряжение. Это уже не переменка, но и от постоянной осциллограммы еще очень далеко.

Для того, чтобы получить качественную прямую на осциллограмме, надо параллельно выходу диодного моста поставить конденсатор такого номинала, чтобы полностью исключить пульсации тока. Чем больше его емкость, тем ровнее будет график, но слишком большие значения емкости также вредны. Возникает большой пусковой ток, который может быть опасным для осветительных приборов. Поэтому надо подбирать номинал так, чтобы график получался максимально ровным, но не более того.

Основным преимуществом трансформаторного источника является полная гальваническая развязка с сетью питания 220 В. Это важно именно для домашних мастеров и любителей украшать свои комнаты светодиодными лампами. Если при выполнении каких-либо работ человек прикоснется рукой к оголенным контактам, ничего страшного не произойдет.

Подключение при помощи обычного трансформатора

Использование обычного трансформатора в комплекте с диодным мостом и сглаживающим пульсации конденсатором является неплохим альтернативным вариантом питания светодиодных приборов. Схема работает в обычном режиме — трансформатор понижает напряжение до нужного значения, диодный мост выпрямляет его, а конденсатор устраняет пульсации, окончательно стабилизируя график.

Однако, у такой схемы есть серьезный недостаток — она не способна ограничивать силу тока. То есть, при последовательном подключении лампочек будет теряться яркость свечения — одно значение напряжения будет делиться на число светодиодных ламп. Если включить их параллельно, напряжение на каждой будет одинаковым, но ток потребления возрастет вдвое.

Важно! Если потребителей будет достаточно много, есть серьезная опасность сжечь источник питания (и хорошо, если дело ограничится только им). Это обстоятельство делает расчет и подключение блока питания на базе трансформатора довольно ответственным делом.

При подключении важно не перепутать контакты на обмотках трансформатора. Их предварительно прозванивают и отмечают маркером, чтобы не перепутать. Диодный мост либо собирают из отдельных элементов, либо используют готовые полупроводниковые сборки. При этом, важно сразу уточнить, какой тип имеется в наличии, так как существуют полумосты и полноценные сборки. Первые дают низкое напряжение и очень сильные пульсации, поскольку оставляют только колебания одной стороны графика. Вторые более предпочтительны, их график ровнее, а напряжение может быть выше.

Специальные трансформаторы для светодиодных светильников

Альтернативным вариантом источника напряжения, который некоторые пользователи тоже называют трансформатором, является импульсный блок. Он устроен совершенно иным образом. В частности, отсутствует массивный и шумный входной трансформатор. Основным узлом является преобразователь, изменяющий сетевую синусоиду на импульсный график. Схема работы такого устройства довольно сложна и заслуживает отдельного рассмотрения.

Иногда предпринимаются попытки подключать 12 В светодиодные лампочки через трансформатор для галогенок. На первый взгляд, напряжение подходит, все должно нормально работать. На практике получается, что светодиодные лампы дают несвойственный им оттенок, при увеличении нагрузки начинают пульсировать, мигать. Оказывается, на таких блоках не напрасно наносится эта предупреждающая надпись — там установлены высокочастотные трансформаторы, не подходящие для нормальной работы светодиодных ламп.

Обычная частота сетевого тока — 50 Гц, а у источников питания для галогенок рабочее значение находится в диапазоне 30000-50000 Гц. Кроме того, они предназначены для работы с определенной минимальной нагрузкой. Если мощности светодиодных ламп не будет хватать, блок просто отключится. Дополнительной проблемой становится полярность — для галогенок она не имеет значения, поэтому на выходе плюс и минус не указываются.

Схемы подключения

Существуют две схемы подключения источника питания к светодиодным лампам:

• источник со стабилизированным током;
• блок со стабилизированным напряжением.

В случае использования трансформатора для светодиодных ламп 12 В следует выбирать схему со стабилизацией по току. Количество приборов потребления будет определяться только мощностью устройства, что легко рассчитать простым делением общего значения на величину показателей единицы. Второй вариант также может быть использован, но в этом случае понадобится установить дополнительный токоограничивающий резистор. Его номинал рассчитывается для каждого случая отдельно. Самым простым способом расчета станет использование онлайн-калькулятора, обладающего вполне достаточной точностью.

Простейшая схема подключения выглядит следующим образом:

• TV1 — трансформатор, подключенный к источнику 220 В;
• VD — диодный мост;
• C1 — конденсатор, сглаживающий пульсации.

К контактам «+» и «-» подключаются лампы. Трансформаторы для светодиодных светильников просты в сборке и практически не нуждаются в настройке.

Источник: svetilnik.info

Если вы воткнете светодиодную ленту напрямую в розетку (а некоторые почему-то делают именно так), то она мгновенно сгорит, почернеет и пустит дым. Светить после этого, она уже никогда не будет. Так делать, категорически вам не советую.

Светодиодные ленты питаются напряжением 12 или 24 вольт. Я использую ленту на 12 вольт. Почему? Потому, что ее проще купить и она дешевле.

Для того, чтобы превратить сетевое напряжение 220 вольт в 12, используется импульсный блок питания. Его основной параметр — это мощность, которую он способен отдать светодиодной ленте. Как рассчитать мощность блока питания, я вам покажу на конкретном примере.

Расчет блока питания для светодиодных лент

Сначала, необходимо выяснить, какую мощность потребляет один метр такой ленты. Подробно о типах лент, я рассказывал в статье Виды светодиодных лент. Чему равна мощность одного метра ленты, вы можете посмотреть в этой таблице:

Мощность одного метра ленты — 7,2 ватта. Всего 10 метров (две бобины по 5 метров). Умножаем 10 метров на 7,2 ватта, получаем 72 ватта. Это мощность, которую потребляет лента.

Важный момент! Блок питания обязательно должен иметь запас по мощности минимум 30%. Иначе, он быстро сгорит от перегрузки. Соответственно, 72 ватта плюс 30%, получается 93,4 ватта.

Вот именно такой мощности нужен блок питания, чтобы запитать 10 метров светодиодной ленты SMD 5050 c 30 светодиодами на метре. Существует, как минимум, три варианта блоков питания, которые можно купить в магазинах, продающих светодиодные ленты.

Компактный герметичный блок питания в пластиковом корпусе (1)

Небольшой размер, легкий, влагозащищенный. Однако, его мощность не бывает больше 75 ватт. Поэтому, чтобы запитать две ленты, потребуется два блока питания по 50 ватт. Используется в подсветке интерьеров, т.к. его проще всего спрятать.

Герметичный блок питания в алюминиевом корпусе (2)

Мощность 100 ватт и его одного хватит, чтобы запитать сразу две ленты. Однако, весит он больше килограмма и имеет большие габариты. Используется, в основном, для подсветки уличных вывесок, т.к. очень надежен и хорошо защищен от внешних воздействий (солнце, мороз, дождь).

Открытый блок питания (3)

Этот тоже выдает 100 ватт, но имеет самые большие размеры. Лично я не встречал ни разу, чтобы его использовали для подсветки потолков или стен. Его невозможно спрятать в нишу. Применяется для питания аппаратуры, обычно устанавливается в аппаратные отсеки или специальные шкафы. Его достоинство — это более низкая стоимость.

Итак, чтобы подобрать блок питания, сначала смотрим тип ленты, которую хотим запитать. Далее, смотрим в таблице, какую мощность потребляет один метр такой ленты. Умножаем это значение на длину ленты, получаем мощность блока питания. Выбираем из имеющихся в продаже вариантов блоков питания тот, который вам больше подходит.

Источник: www.drive2.ru