Как сделать драйвер для светодиода

Для того, чтобы собрать самодельный драйвер, потребуются:

• Паяльник мощностью 25-40 Вт. Можно использовать и большей мощности, но при этом возрастает опасность перегрева элементов и выхода их из строя. Лучше всего использовать паяльник с керамическим нагревателем и необгораемым жалом, т.к. обычное медное жало довольно быстро окисляется, и его приходится чистить.
• Флюс для пайки (канифоль, глицерин, ФКЭТ, и т.д.). Желательно использовать именно нейтральный флюс, — в отличие от активных флюсов (ортофосфорная и соляная кислоты, хлористый цинк и др.), он со временем не окисляет контакты и менее токсичен. Вне зависимости от используемого флюса после сборки устройства его лучше отмыть с помощью спирта. Для активных флюсов эта процедура является обязательной, для нейтральных — в меньшей степени.
• Припой. Наиболее распространенным является легкоплавкий оловянно-свинцовый припой ПОС-61. Бессвинцовые припои менее вредны при вдыхании паров во время пайки, но обладают более высокой температурой плавления при меньшей текучести и склонностью к деградации шва со временем.
• Небольшие плоскогубцы для сгибания выводов.
• Кусачки или бокорезы для обкусывания длинных концов выводов и проводов.
• Монтажные провода в изоляции. Лучше всего подойдут многожильные медные провода сечением от 0.35 до 1 мм2.
• Мультиметр для контроля напряжения в узловых точках.
• Изолента или термоусадочная трубка.
• Небольшая макетная плата из стеклотекстолита. Достаточно будет платы размерами 60х40 мм.

Драйвер светодиода своими руками на микросхеме LM3406

Микросхема LM3406 представляет собой импульсный понижающий драйвер мощного светодиода.

• Выходной ток до 1.5 Ампер
• Встроенный полевой транзистор, который способствует увеличению КПД и уменьшению количества внешних компонентов
• Поддерживает цифровую (ШИМ) и аналоговую регулировку яркости
• Защита от перегрева
• Может работать без конденсатора на выходе
• Широкий диапазон питающих напряжений — от 6 до 40В

Схему драйвера светодиода я взял типовую из даташита, только добавил некоторые мелочи:

• Разъем питания
• Нулевые резисторы по входу и выходу
• Светодиодный индикатор питания
• Защиту ножки обратной связи
• Диод для защиты от обрыва в цепи светодиодов

Замечу, что в даташите есть несколько схем, я выбрал схему с защитой от обрыва в нагрузке. Схема получилась вот такая:

В качестве индуктивности использовано желто-красное кольцо из распыленного железа, снятое со старой материнской платы.

Родную обмотку снимаем, наматываем новую обмотку, порядка 20 витков медным проводом диаметром 0.5 мм. Я намотал проводом от витой пары.

Либо ставим готовую индуктивность 22 мкГн, способную протащить через себя ток не менее 1А. Плата выполнена из двустороннего стеклотекстолита толщиной 1.5 мм. На обратной стороне платы оставлен слой меди для более быстрого распределения тепла по плате.

Обратная сторона платы драйвера:

На брюшке микросхемы расположен теплоотводящий контакт, который обязательно должен быть припаян к медному полигону на плате, для должного охлаждения микросхемы. При перегреве микросхемы сработает температурная защита. В совокупности с защитой от обрыва нагрузки, при правильном питании микросхемы, «убить» её практически нереально.

Выходной ток драйвера задаётся резистором, подключенным между выводом «CS» и землёй. Ток рассчитывается по формуле:

Ток_драйвера_Ампер = 0,2 / Сопротивление_резистора_Ом

Я составил резистор из трёх параллельно соединённых резисторов по 1 Ом. Общее сопротивление получившегося резистора — примерно 0,333 Ом.

0,2 / 0,333 Ом = 0,6 А

Выходной ток драйвера равен 0,6 Ампер.

В качестве нагрузки подключим к драйверу 2 светодиода CREE XP-G, соединённых последовательно:

На вход драйвера подадим 12 Вольт

Ну и напоследок, табличка с результатами КПД:

Напряжение падения на светодиодах,

Ток через светодиоды,

Мощность на светодиодах,

Когда я собирал данный светодиодный драйвер 2 года назад, КПД был выше. Скорее всего, причина в использованной индуктивности. Но так как меня устраивает КПД 90%, то переделывать индуктивность не буду.

Список радиоэлементов

Прикрепленные файлы:

• Плата LM3406 Zlodey [SL6].lay6 (44 Кб)
• Сердечники из распылённого железа в импульсных источниках питания.pdf (2209 Кб)

• Светодиод

Оценить статью

• Техническая грамотность

Средний балл статьи: 5 Проголосовало: 2 чел.

Комментарии (13) | Я собрал ( 0 ) | Подписаться

Для добавления Вашей сборки необходима регистрация

В общем собрал схему. Поэкспериментировал и несколько раз перечитал даташит. Комментарии к тому что сделал автор статьи.
1. На авторской схеме явно излишние С1, С5, С8. Как сама микросхема толерантна к высокочастотным помехам, так и LED диоды.
2. Ставить 0 Ом резисторы в качестве предохранителя — КРАЙНЕ спорное решение.
3. На схеме автора номинал С3 = 0,1мкФ. В даташите латинским по белому указано что он болжен быть 22нФ. Но это не криминально. Я пробовал и так и эдак. Результат одинаковый.
4. Номинал С4 сильно завышен. Если драйвер будет использоваться БЕЗ диммирования, то это не криминально. Если с ШИМ диммированием, то при включении на минимальной яркости диод загорается только через ПОЛ МИНУТЫ!! То есть лампа не загорается пока не зарядятся эти 470мкФ. Сам производитель на своей эвалюэйшен боард там поставил танталовый 2,2мкФ
5. Если будуте использовать ШИМ диммирование, то номинал резистора R6 должен быть от 4,7кОм до 10кОм, но уж никак не 100 Ом. Это ВАЖНО, так как ток там не должен быть превышать 70мкА.

Но это все критика. А вот «респекты и уважухи»:
1. Из всего многообразия вариантов схемы в даташите, данный вариант самый безопасный и тяжелоубиваемый. Согласен с выбором автора.
2. Очень правильный вариант разводки платы. Тепло нужно отводить. С другой стороны, у меня 13,2В и 0,24А на выходе не нагрели чип даже на пару градусов. На ощуп!

Замечания о самом чипе.
Цена. Стоимость чипа 160 рублей (2,5$). Что самое интересное у Чипа и Дипа цена = цене у быстрого Али. Ценник конский. С учетом всей обвязки, конечный ценник запросто перевалит за 500р (7,7$)
На этом фоне PT4115 выглядит ЗНАЧИТЕЛЬНО интересней. Сам чип у бастрого Али стоит 10рублей. А из обвязки нужны только доиод, резистор и индуктивность.

Так же у данного чипа несколько ограничено применение. Фонарики. Авто. Настольные лампы.
Для светильника на потолок гораздо интересней HV9910, так как на потолке не важна гальваническая развязка с 220В, а данный чип на вход принимает до 400В.

Спасибо за здравую критику.
0,1 мкФ здесь всёже нужны (у нас здесь частота не 50 Гц).
С остальными пунктами согласен.

Добавлю, что PT4115 при токе 1А имеет КПД примерно 80% или меньше.
LM3406 при токе 1А кпд выше 90%.
Также есть вариант использовать LM3406HV при питающем напряжении до 75 вольт. Если требуется зажечь большую гирлянду из светодиодов. PT4115 так не умеет.

Где применяют

Спрос на преобразователи растет вместе с популярностью светодиодов. LED-источники освещения – это экономичные, мощные и компактные приборы. Их применяют в разнообразных целях:

• для фонарей уличного освещения;
• в быту;
• для обустройства подсветки;
• в автомобильных и велосипедных фарах;
• в небольших фонарях;

При подключении в сеть 220 В всегда нужен драйвер, в случае использования постоянного напряжения допустимо обойтись резистором.

Светодиодные уличные фонари – мощные и экономичные

Как устроена светодиодная лампа?

Близкое знакомство с конструкцией LED-светильника может потребоваться только в одном случае – если необходимо отремонтировать или усовершенствовать источник света.

Домашние умельцы, имея на руках комплект элементов, могут самостоятельно собрать лампу на светодиодах, но новичку это не по силам.

Зато, изучив схему и имея элементарные навыки работы с электроникой, даже новичок сможет разобрать лампу, заменить сломанные детали, восстановив функциональность прибора. Чтобы ознакомиться с подробными инструкциями по выявлению поломки и самостоятельному ремонту светодиодной лампы, переходите, пожалуйста, по этой ссылке.

Имеет ли смысл ремонт LED-лампы? Безусловно. В отличие от аналогов с нитью накаливания по 10 рублей за штуку, светодиодные устройства стоят дорого.

Предположим, «груша» GAUSS – около 80 рублей, а более качественная альтернатива OSRAM – 120 рублей. Замена конденсатора, резистора или диода обойдется дешевле, да и срок службы лампы своевременной заменой можно продлить.

Существует множество модификаций LED-ламп: свечи, груши, шары, софиты, капсулы, ленты и др. Они отличаются формой, размером и конструкцией. Чтобы наглядно увидеть отличие от лампы накаливания, рассмотрим распространенную модель в форме груши.

Если отвлечься от привычной формы, можно заметить только один знакомый элемент – цоколь. Размерный ряд цоколей остался прежним, поэтому они подходят к традиционным патронам и не требуют смены электросистемы. Но на этом сходство заканчивается: внутреннее устройство светодиодных приборов намного сложнее, чем у ламп накаливания.

LED-лампы не предназначены для работы напрямую от сети 220 В, поэтому внутри устройства заключен драйвер, являющийся одновременно блоком питания и управления. Он состоит из множества мелких элементов, основная задача которых – выпрямить ток и снизить напряжение.

Что такое драйверы для светодиодов и зачем они нужны

Светимость полупроводникового лед-кристалла напрямую зависит от силы тока, проходящего через него. Нестабильность этого параметра, характерная для бытовой сети 220 В, приводит к быстрой деградации материала и выходу из строя светодиода. Поэтому и требуется для него драйвер. В его задачу входит преобразование параметров электрического тока в следующих направлениях:

1. Стабилизация силы в точном значении выходных параметров.
2. Задание амплитуды.
3. Выпрямление из переменного в постоянный.

Обратите внимание! Величина напряжения на выходе из драйвера напрямую определяет способ и тип подключаемого светодиода. Если питание лампы идет от бытовой сети, параметр этого модуля должен быть на 220 В. Это нужно учитывать при покупке компонентов для светильника и стабилизатора, изготавливаемого своими руками.

Особенности драйвера светодиодов на 220 В

Главная особенность драйвера для светодиодов, питание которых осуществляется от 220 В, состоит в том, что он изменяет напряжение и предназначен для работы с электрическим током подобных характеристик. Поэтому для подключения лампочки не пригодны его низковольтные аналоги – например, от фонарика или автомобиля на 12 вольт. Кроме того, модели последнего типа могут включать в состав понижающий блок – трансформатор.

При изготовлении преобразователя своими руками следует знать его основные характеристики:

1. Потребляемый ток. Должен совпадать со значением аналогичного параметра светодиодов, в противном случае они либо не будут выдавать полной яркости, заложенной производителем, либо перегорят.
2. Мощность. Эта характеристика выражается в ваттах и равняется суммарной мощности всех led-узлов схемы.
3. Напряжение на выходе. Находится в прямой зависимости от способа подключения и количества лед-элементов и падения напряжения на них – рассчитывается из суммарного их значения.

Расчет мощности при выборе ленты из последовательно соединенных светодиодов позволяет правильно подобрать драйвер для питания подсветки от 220 В. Итоговое значение равняется сумме данного параметра всех элементов плюс 25% (запас на возможную перегрузку). Например, в лед-полоске 20 элементов по 0,5 Вт каждый, общее значение составит 10W. Однако на практике лучше купить или изготовить своими руками прибор на 12-13 ватт.

Теория питания светодиодных ламп от 220В

Лэд-лампа, как правило, представляет собой набор пространственно расположенных в определенной композиции небольших, но достаточно мощных светодиодов (3,3 вольт и 1 ватт). Чтобы изготовить своими руками замену стандартной лампочке накаливания в 70-80 Вт, потребуется дюжина недорогих лед-элементов. Однако бытовая сеть 220 В имеет для них избыточные параметры.

Поэтому потребуется понизить амплитуд и силу, а также трансформировать переменный электрический ток в постоянный. Для этого понадобится драйвер, для изготовления своими руками которого применяется делитель напряжения на емкостной или резисторной нагрузке, а также стабилизаторы.

Ремонт драйвера (LED) фонарей

Ремонт переносного источника света зависит от его схемотехнического решения. Если фонарь не горит или светит слабо, сначала проверяют элементы питания и меняют их, если это нужно.

После этого в драйверах с аккумуляторами проверяют тестером или мультиметром детали модуля зарядки: диоды моста, входной конденсатор, резистор и кнопку или переключатель. Если все исправно, проверяют светодиоды. Их подключают к любому источнику питания напряжением 2-3 В через резистор 30-100 Ом.

Рассмотрим четыре типичные схемы фонарей и неисправности, возникающие в них. Первые два работают от аккумуляторов, в них вставлен модуль зарядки от сети 220 В.

В первых двух вариантах светодиоды часто перегорают как по вине потребителей, так и из-за неправильного схемотехнического решения. При извлечении фонаря из розетки после зарядки от сети палец иногда соскальзывает и нажимает на кнопку. Если штыри устройства еще не отсоединились от 220 В, возникает бросок напряжения, светодиоды перегорают.

Видео: Как сделать драйвер мощного света.

Во втором варианте при нажатии кнопки аккумулятор подсоединяется к светодиодам напрямую. Это недопустимо, так как они могут выйти из строя при первом же включении.

Ели при проверке выяснилось, что матрицы сгорели – их следует заменить, а фонари доработать. В первом варианте необходимо изменить схему подключения светодиода, показывающего, что аккумулятор заряжается.

Во втором варианте вместо кнопки следует установить переключатель, а затем последовательно с каждым источником света припаять по одному добавочному резистору. Но это не всегда возможно, так как часто в фонарях устанавливают светодиодную матрицу. В таком случае к ней следует припаять один общий резистор, мощность которого зависит от типа применяемых LED элементов.

Остальные фонари питаются от батарей. В третьем варианте светодиоды могут сгореть при пробое диода VD1. Если это случилось, надо заменить все неисправные детали и установить дополнительный резистор.

Основные элементы последнего варианта фонаря (микросхема, оптрон и полевой транзистор) проверить сложно. Для этого нужны специальные приборы. Поэтому его лучше не ремонтировать, а вставить в корпус другой драйвер.

Изготовление драйвера светодиодов на 220В своими руками

Схема лед драйвера на 220 вольт представляет собой не что иное, как импульсный блок питания.

В качестве самодельного светодиодного драйвера от сети 220В рассмотрим простейший импульсный блок питания без гальванической развязки. Основное преимущество таких схем – простота и надёжность. Но будьте осторожны при сборке, поскольку у такой схемы нет ограничения по отдаваемому току. Светодиоды будут отбирать свои положенные полтора ампера, но если вы коснётесь оголённых проводов рукой, ток достигнет десятка ампер, а такой удар тока очень ощутимый.

Схема простейшего драйвера для светодиодов на 220В состоит их трёх основных каскадов:

• Делитель напряжения на ёмкостном сопротивлении;
• диодный мост;
• каскад стабилизации напряжения.

Первый каскад – ёмкостное сопротивление на конденсаторе С1 с резистором. Резистор необходим для саморазрядки конденсатора и на работу самой схемы не влияет. Его номинал не особо критичен и может быть от 100кОм до 1Мом с мощностью 0,5-1 Вт. Конденсатор обязательно не электролитический на 400-500В (эффективное амплитудное напряжение сети).

При прохождении полуволны напряжения через конденсатор, он пропускает ток, пока не произойдет заряд обкладок. Чем меньше его ёмкость, тем быстрее происходит полная зарядка. При ёмкости 0,3-0,4мкФ время зарядки составляет 1/10 периода полуволны сетевого напряжения. Говоря простым языком, через конденсатор пройдет лишь десятая часть поступающего напряжения.

Второй каскад – диодный мост. Он преобразует переменное напряжение в постоянное. После отсечения большей части полуволны напряжения конденсатором, на выходе диодного моста получаем около 20-24В постоянного тока.

Третий каскад – сглаживающий стабилизирующий фильтр.

Конденсатор с диодным мостом выполняют функцию делителя напряжения. При изменении вольтажа в сети, на выходе диодного моста амплитуда так же будет меняться.

Что бы сгладить пульсацию напряжения параллельно цепи подключаем электролитический конденсатор. Его ёмкость зависит от мощности нашей нагрузки.

В схеме драйвера питающее напряжение для светодиодов не должно превышать 12В. В качестве стабилизатора можно использовать распространённый элемент L7812.

Собранная схема светодиодной лампы на 220 вольт начинает работать сразу, но перед включением в сеть тщательно изолируйте все оголённые провода и места пайки элементов схемы.

Назначение.

Светодиод весьма чувствителен к качеству электропитания. Если пониженное напряжение ему не сделает ничего плохого, то повышенные напряжения и токи очень быстро снижают ресурс этих перспективных источников света. Многие видели, наверное, как на автомобилях хаотично моргают огни. Этот светодиод уже отслужил.

Для обеспечения стабильного электропитания (поддержания заданного напряжения и тока) необходима дополнительная электронная схема – блок питания или драйвер питания. Часто его называют led driver.

Оказывается, эти светодиодные лампы умеют перегорать, вот так:

Фото 8. Обугленные светодиоды, лампа не светит

Сначала на одном светодиоде появляется обугленная точка, потом обугливание начинает распространяться, ползти в стороны вплоть до того, что выползает за пределы светодиода, так что гореть начинает каким-то непонятным образом плата на алюминиевой подложке. При этом все остальные светодиоды продолжают светить. Потом начинает гореть следующий светодиод и так до тех пор, пока один из них не разомкнётся от сгорания, после чего перестают светить все, т. к. они включены последовательно.

Вот, снял «шокирующее» видео, как это выглядит: