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Qual è la differenza tra un alimentatore e un driver per LED: teoria e pratica, tutto ciò che devi sapere
Nota dell'autore: "La rete ha una quantità abbastanza grande di informazioni sulla potenza dei prodotti LED, ma quando stavo preparando il materiale per questo articolo, ho trovato molte informazioni assurde sui siti dalla cima dei risultati dei motori di ricerca. Allo stesso tempo, c'è un'assenza completa o una percezione errata delle informazioni e dei concetti teorici di base. "
I LED sono la più efficiente di tutte le fonti di luce comuni fino ad oggi. I problemi risiedono anche nell'efficienza, ad esempio l'elevato requisito di stabilità della corrente che li alimenta e la scarsa tolleranza di condizioni operative termiche complesse (a temperature elevate). Da qui il compito di risolvere questi problemi. Vediamo come differiscono i concetti di alimentazione e driver. Per cominciare, approfondiamo la teoria.
Fonte di corrente e fonte di tensione
Alimentazione è il nome generico di una parte di un dispositivo elettronico o altra apparecchiatura elettrica che fornisce e regola l'elettricità per alimentare questa apparecchiatura. Può essere posizionato sia all'interno del dispositivo che all'esterno, in una custodia separata.
autista - il nome generico di una fonte, interruttore o regolatore di potenza specializzato per apparecchiature elettriche specifiche.
Esistono due tipi principali di fonti di alimentazione:
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Sorgente di tensione.
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Fonte attuale
Diamo un'occhiata alle loro differenze.
Sorgente di tensione - questa è una tale fonte di energia e la tensione all'uscita non cambia quando cambia la corrente di uscita.
Per una sorgente di tensione ideale, la resistenza interna è zero e la corrente di uscita può essere infinitamente grande. In realtà, la situazione è diversa.
Qualsiasi sorgente di tensione ha una resistenza interna. A questo proposito, la tensione può differire leggermente dal valore nominale quando viene collegato un carico potente (potente - bassa resistenza, corrente di consumo elevata) e la corrente di uscita è determinata dal suo dispositivo interno.
Per una sorgente di tensione reale, la modalità di funzionamento di emergenza è la modalità di corto circuito. In questa modalità, la corrente aumenta bruscamente, è limitata solo dalla resistenza interna della fonte di alimentazione. Se l'alimentatore non ha una protezione da cortocircuito, si guasterà
Fonte attuale - questa è una fonte di alimentazione la cui corrente rimane impostata indipendentemente dalla resistenza del carico collegato.
Poiché lo scopo della fonte corrente è di mantenere un dato livello corrente. La modalità di funzionamento di emergenza è inattiva.
Se spieghi il motivo in parole semplici, la situazione è la seguente: supponiamo che tu abbia collegato un carico di 1 ohm con una resistenza di 1 Ohm alla sorgente di corrente, quindi la tensione alla sua uscita sarà impostata su 1 Volt. Una potenza di 1 W si distinguerà.
Se aumenti la resistenza di carico, diciamo, fino a 10 Ohm, la corrente sarà di 1A e la tensione sarà già impostata a 10 V. Pertanto, verranno assegnati 10 W di potenza. E viceversa, se riduci la resistenza a 0,1 Ohm, la corrente sarà comunque 1A e la tensione diventerà 0.1V.
Il minimo è la condizione in cui nulla è collegato ai terminali della fonte di alimentazione. Quindi possiamo dire che al minimo la resistenza di carico è molto grande (infinita). La tensione aumenta fino a quando scorre una corrente di 1A. In pratica, per un esempio di tale situazione, puoi portare la bobina di accensione di un'auto.
La tensione agli elettrodi della candela, quando si apre il circuito di alimentazione dell'avvolgimento primario della bobina, aumenta fino a quando il suo valore raggiunge la tensione di rottura della scintilla,dopo di che una corrente scorre attraverso la scintilla e l'energia accumulata nella bobina viene dissipata.
Una condizione di corto circuito per una sorgente di corrente non è un'operazione di emergenza. In caso di cortocircuito, la resistenza di carico dell'alimentatore tende a zero, ad es. è infinitamente piccolo. Quindi la tensione all'uscita della sorgente di corrente sarà appropriata per il flusso di una data corrente e la potenza assegnata è trascurabile.
Passiamo alla pratica
Se parliamo di nomenclatura moderna o nomi che vengono dati alle fonti di energia dai professionisti del marketing piuttosto che dagli ingegneri, allora alimentazione comunemente chiamata sorgente di tensione.
Questi includono:
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Caricabatterie per un telefono cellulare (in essi, la conversione dei valori nella corrente e nella tensione di carica richieste viene effettuata da convertitori installati sulla scheda del dispositivo di ricarica).
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L'alimentatore per il laptop.
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Alimentatore per striscia LED.
Un driver è una fonte corrente. Il suo uso principale nella vita di tutti i giorni è la nutrizione dell'individuo LED e array di LED entrambi sono ad alta potenza ordinaria da 0,5 watt.
Potenza LED
All'inizio dell'articolo, è stato menzionato che il LED ha requisiti di alimentazione molto elevati. Il fatto è che il LED è alimentato dalla corrente. Ciò è dovuto a caratteristica corrente-tensione di tutti i diodi a semiconduttore. Dai un'occhiata a lei.
Nell'immagine I-V caratteristiche di diodi di diversi colori:
Questa forma del ramo (vicino a una parabola) è dovuta alle caratteristiche dei semiconduttori e alle impurità che sono introdotte in essi, nonché alle caratteristiche della giunzione pn. La corrente, quando la tensione applicata al diodo è quasi inferiore alla soglia, non aumenta, o meglio, la sua crescita è trascurabile. Quando la tensione ai terminali del diodo raggiunge un livello di soglia, la corrente inizia a salire bruscamente attraverso il diodo.
Se la corrente attraverso il resistore cresce linearmente e dipende dalla sua resistenza e dalla tensione applicata, l'aumento della corrente attraverso il diodo non obbedisce a questa legge. E con un aumento della tensione dell'1%, la corrente può aumentare del 100% o più.
Inoltre, nei metalli, la resistenza aumenta con l'aumentare della temperatura e nei semiconduttori, al contrario, la resistenza diminuisce e la corrente inizia a crescere.
Per scoprire le ragioni di ciò, è necessario approfondire il corso "Fondamenti fisici dell'elettronica" e scoprire i tipi di portatori di carica, il gap di banda e altre cose interessanti, ma non lo faremo, abbiamo esaminato brevemente questi problemi in un articolo sui transistor bipolari.
Nelle specifiche tecniche, la tensione di soglia è indicata come la caduta di tensione in polarizzazione diretta, per i LED bianchi, di solito circa 3 volt.
A prima vista potrebbe sembrare che abbastanza nella fase di progettazione e produzione della lampada sia sufficiente resistori limitatori di corrente e impostare una tensione stabile all'uscita dell'alimentatore e tutto andrà bene. Lo fanno su strisce LED, ma sono alimentati da fonti di energia stabilizzate e la potenza dei LED utilizzati nelle strisce è spesso * piccola, decima o centesima di watt.
* (se non stiamo parlando di nastri e strisce con LED 5730, per ulteriori informazioni sui tipi di LED SMD, vedere l'articolo - Tipi, caratteristiche ed etichettatura dei LED SMD)
I potenti LED, che sono consigliati per essere alimentati dai driver, sono riscaldati abbastanza fortemente. Ad esempio, un LED da 1 W viene riscaldato a una temperatura superiore a 50 gradi in pochi 5-15 secondi di funzionamento senza radiatore.
Se tale LED è alimentato da un driver con una corrente di uscita stabile, quando il LED viene riscaldato, la corrente che lo attraversa non aumenterà, ma rimarrà invariata e la tensione ai suoi terminali diminuirà leggermente per questo.
E se dall'alimentatore (sorgente di tensione), dopo il riscaldamento, la corrente aumenterà, da cui il riscaldamento sarà ancora più forte.
C'è un altro fattore: le caratteristiche di tutti i LED (così come di altri elementi) sono sempre diverse.
Scelta del conducente: caratteristiche, connessione
Per la corretta selezione del conducente, è necessario familiarizzare con le sue caratteristiche tecniche, le principali sono:
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Corrente di uscita nominale;
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Potenza massima;
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Potenza minima. Non sempre indicato Il fatto è che alcuni driver non si avviano se ad essi è collegato un carico inferiore a una determinata potenza.
Spesso nei negozi, invece del potere, indicano:
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Corrente di uscita nominale;
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La gamma di tensioni di uscita sotto forma di (min.) V ... (max.) V, ad esempio 3-15V.
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Il numero di LED collegati, a seconda della gamma di tensione, è scritto come (min) ... (max), ad esempio 1-3 LED.
Poiché la corrente attraverso tutti gli elementi è la stessa quando è collegata in serie, quindi, i LED sono collegati in serie al driver.
Parallelamente, è indesiderabile (piuttosto impossibile) collegare i LED al driver, poiché le cadute di tensione sui LED possono variare leggermente e uno sarà sovraccarico e il secondo, al contrario, funzionerà in una modalità nominale inferiore.
Si sconsiglia di collegare più LED di quelli determinati dal design del driver. Il fatto è che qualsiasi fonte di energia ha una certa potenza massima consentita, che non può essere superata. E con ogni LED collegato a una sorgente di corrente stabilizzata, la tensione alle sue uscite aumenterà di circa 3 V (se il LED è bianco) e la potenza sarà uguale, come al solito, alla corrente di tensione.
Sulla base di ciò, traggiamo conclusioni per acquistare il driver giusto per i LED, è necessario determinare la corrente che consumano i LED e la tensione che cade su di essi e selezionare il driver in base ai parametri.
Ad esempio, questo driver supporta il collegamento di un massimo di 12 LED ad alta potenza per 1 W, con una corrente di consumo di 0,4 A.
Questo produce una corrente di 1,5 A e una tensione da 20 a 39 V, il che significa che è possibile collegarsi ad esso, ad esempio un LED a 1,5 A, 32-36 V e una potenza di 50 W.
conclusione
Un driver è uno dei tipi di alimentatore progettato per fornire LED con una data corrente. In linea di principio, non importa come si chiama questa fonte di energia. Gli alimentatori sono chiamati alimentatori per strisce LED da 12 o 24 Volt, in grado di produrre qualsiasi corrente inferiore al massimo. Conoscendo i nomi corretti, è improbabile che si commetta un errore durante l'acquisto di prodotti nei negozi e non sarà necessario modificarlo.
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