Блок питания для светодиодов своими руками

Светодиоды получают все большее распространение в качестве осветительных приборов. В первую очередь это основано на их высокой светоотдаче, эффективности, высоком КПД и, как следствие, минимальному энергопотреблению среди всех осветительных приборов.

К устройствам на светодиодах относят также и светодиодные ленты, которые могут выполняться любой длины, в зависимости от текущих требований. Схема подключения светодиодной ленты легка в использовании.

Особенностью применения светодиодных устройств является потребность в пониженном напряжении питания, в основном 12 В. В продаже существуют две разновидности преобразователей напряжения осветительной сети 220 В в напряжение питания светодиодов. Это стабилизаторы напряжения (в просторечии – блок питания) и стабилизаторы тока (драйверы). Это принципиально разные устройства, они имеют совершенно разные схемы и принцип работы.

Назначение и принцип работы

Драйвер для светодиода – это электронное устройство, стабилизированный импульсный преобразователь. Функциональное назначение заключается в стабилизации тока, поступающего к led-лампе. Именно тока, в отличие от блока питания, стабилизирующего напряжение. На сегодняшний день блоки питания также называют драйверами для светодиодов, основное условие – устойчивые параметры питания постоянным током.

Блок питания трансформирует переменное напряжение 220 В в постоянное заданной величины. Подходит для запитки светодиодных лент, Led планок и отдельных светодиодов, собранных по одному параллельно, когда напряжение на всех элементах неизменное. В этом случае выходное напряжение, указанное на корпусе блока питания, должно соответствовать значению, указанному на светодиодной ленте. А ток, заявленный на БП, должен быть выше тока нагрузки всех светодиодов сборки.

Пример расчета: 1 метр светодиодной ленты напряжения 12 В с плотностью диодов 60 штук на метр потребляет 0,4 А, 5 метров потребляет 2 А, блок питания должен быть с выходным напряжением 12 В и с током выше 2 А (5 Ампер подойдет). Но в данной статье речь пойдет именно о лед-драйверах, стабилизирующих ток.

Драйвер обеспечивает равномерное свечение более разветвленных светодиодных конструкций, в которых наблюдается различное падение напряжений на светодиодах. Стабилизатор предоставляет одинаковое значение тока во всех точках, а выходное напряжение меняется в заданном диапазоне. Мощность сложной светодиодной схемы увеличивается, но как обеспечить полноценное электропитание?

При переменном токе значительная доля мощности теряется на сглаживающих резисторах сборки, и КПД падает. Но с драйвером, стабилизирующим ток, сглаживающие сопротивления не требуются, а КПД остается очень высоким.

Применяются для запитки светодиодного освещения от электрической сети 220 В в помещениях. Для питания лед-диодов в автомобилях, велосипедных фарах, ручных фонариках.

Читайте так же:

Звук щелчка выключателя света

Особенности устройства

Конструкция таких приборов довольно простая, в них нет дефицитных элементов. Стандартный блок питания для светодиодных лент 12 Вольт состоит из таких элементов:

Трансформатор понижающего типа – его мощность должна быть примерно на 25 % больше, чем у светодиодной ленты. Делается это для того, чтобы был небольшой запас.
Мост из полупроводниковых диодов. Это несложная конструкция, которая включает в себя две пары полупроводниковых диодов, позволяющих из переменного напряжения получить постоянное. Но чаще используются готовые диодные сборки, у которых имеется 4 вывода – к двум подключается источник переменного тока, а с остальных снимается выпрямленный.
Конденсатор, устанавливаемый между плюсовым и минусовым выводами, обеспечивает надежную фильтрацию тока. Если точнее, то с его помощью отсекается вся переменная составляющая. Диоды производят преобразование тока, но после этого остается небольшая доля переменной составляющей. Электролитический конденсатор позволяет избавиться от нее.

Все эти компоненты заключаются в надежный корпус. Причем, если есть необходимость, устанавливается кулер (вентилятор). Можно даже сделать так, чтобы он был включен постоянно – это обеспечит нормальную работу самодельного блока питания светодиодной ленты. При самостоятельном изготовлении рекомендуется обращать внимание на безопасность устройства – оно не должно перегреваться.

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.

Читайте так же:

Зеркальный шкаф подсветка розетка

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.

Зарядное устройство из блока питания светодиодных лент

Для переделки в зарядное устройство из блока питания светодиодных лент желательно выбирать блок мощностью не менее 100 Вт. В нашем случае под рукой оказался неплохой блок на 120 Вт.

Просто так взять и напрямую подключать клеммы аккумулятора не стоит. Блок питания рассчитан на работу со светодиодными лентами с напряжением в 12 В, а для нормальной зарядки автомобильного аккумулятора нужно его поднять до 14-14,5 В.

Зачастую в подобных блоках питания есть небольшой подстроечный резистор, который находится между клеммами и светодиодом. На нашей плате он обозначен как VR. Им можно откорректировать работу блока и немного поднять выходное напряжение.

Если выходное напряжение достигло, хотя бы 14 В, таким блоком питания уже можно пользоваться как зарядным устройством. Но надо помнить, что блоки почти всегда немного отличаются номиналом используемых деталей и не всегда подстроечным резистором можно дотянуть до 14 В. Наш блок был способен выдать максимальное напряжение лишь в 13,26 В.

Читайте так же:

Почему заедает выключатель света

Для удобства стоит добавить сюда типовую схему блока питания светодиодных лент, она поможет нам в дальнейшем лучше ориентироваться.

Еще раз напоминаем, что номиналы разных блоков немного отличаются, но сама схема практически неизменна.

Дальнейшая переделка блока может пойти по двум различным путям:

Замена подстроечного резистора на резистор с чуть большим максимальным сопротивлением;
Замена резистора R30 на плате (R37 на схеме) резистором с чуть меньшим сопротивлением.

Если под рукой есть другой подстроечный резистор, тогда переделка блока займет не более 10 минут, достаточно его заменить и настроить. В случае с подменой резистора R30 необходимо произвести ряд простых манипуляций, например подобных тем, с помощью которых была произведена переделка блока питания ATX в зарядное устройство.

Об этом читаем ниже:

Подстроечный резистор VR оставляем в максимальном положении.

Выпаиваем R30 с платы блока питания.

Измеряем его сопротивление: оно составило – 5 кОм (для разных блоков питания эти номиналы могут отличаться).

Берем переменный резистор на 10 кОм и настраиваем его на 5 кОм.

Подпаиваем его на место резистора R30.

Вращая ручку, добиваемся показания вольтметра — 14,5 В, (при экспериментах стараемся не подымать напряжения выше 16 В т.к. выходные конденсаторы имеют максимальное рабочее напряжение 16 В).

Выпаиваем наш переменный резистор и измеряем его сопротивление. У нас оно составило — 4,5 кОм.

На место R30 ставим постоянный резистор с таким же номиналом, поскольку 4,5 кОм подобрать не получилось, решено было поставить резистор на 4,6 кОм.

Как видим, из за того, что мы впаяли R30 на 4,6 кОм, а не 4,5 кОм выходное напряжение немного изменилось, стало чуть ниже — 14,0 В, что тоже неплохо и допустимо.

Подстроечным резистором можно будет сбить напряжение до 12 В если будет нужда использовать этот блок по назначению — запитывать светодиодные ленты.

Читайте так же:

Выключатель света с брелоком

Оставляем 14 В и собираем блок питания, подключаем аккумулятор к выходу БП. Зарядка аккумулятора идет постоянным напряжением, меняется лишь сила тока. Для контроля процесса зарядки можно подключить цифровой вольтамперметр. Ток при зарядке разряженного аккумулятора может достигать 7-8 ампер, со временем заряда он постепенно снижается.

Блок питания вначале процесса зарядки немного греется, т.к. сильно нагружен и у него нет активной системы охлаждения. Если такой блок пытаться установить в самодельный корпус, то необходимо предусмотреть установку дополнительного вентилятора.

Такое зарядное устройство очень боится переполюсовок, для защиты блока на выходе можно использовать вот эту интересную схемку.

Схема из старого блока питания

Если вы нашли старый блок питания, его можно переделать согласно третьей схеме, представленной далее.

В данном случае необходимо проверить, какова величина входного напряжения, идущего со светодиодного моста. Если оно превышает 14 В, добавьте в схему L7812.

Не оказалось зарядного устройства от планшета, но нашёлся блочок от старого ноутбука, выполненный на популярной, широко распространённой схеме LM2596? В таком случае стоит проверить напряжение: если оно более 12 В, нужно немного модифицировать устройство. Для этого достаточно ввести в схему понижающий преобразователь напряжения.

Примеры схем включения стабилизатора LM317

Типовые схемы включения микросхемы приведены в даташите. Стандартное применение — стабилизатор с фиксированным напряжением — рассмотрен выше.

Если вместо R2 установить переменный резистор, то выходное напряжение регулятора можно оперативно регулировать. Надо учитывать, что потенциометр будет слабым местом в схеме. Даже у переменных резисторов хорошего качества место контакта движка с проводящим слоем будет иметь некоторую нестабильность соединения. На практике это выльется в дополнительную нестабильность выходного напряжения.

Для защиты производитель рекомендует включить два диода D1 и D2. Первый диод должен защищать от ситуации, когда напряжение на выходе будет выше входного. На практике это ситуация крайне редкая, и может возникнуть только если со стоны выхода есть другие источники напряжения. Производитель отмечает, что этот диод также защищает от случая короткого замыкания на входе – конденсатор С1 в этом случае создаст разрядный ток противоположной полярности, что приведет микросхему к выходу из строя. Но внутри микросхемы параллельно этому диоду стоит цепочка из стабилитронов и резисторов, которая сработает точно также. Поэтому необходимость установки этого диода сомнительна. А D2 в такой ситуации защитит вход стабилизатора от тока конденсатора С2.

Читайте так же:

Slc7015r уменьшить ток подсветки

Если параллельно R2 поставить транзистор, то работой стабилизатора можно управлять. При подаче напряжения на базу транзистора, он открывается и шунтирует R2. Напряжение на выходе уменьшается до 1,25 В. Здесь надо следить, чтобы разница между входным и выходным напряжением не превысила 40 В.

Вредное воздействие контакта потенциометра на стабильность выходного напряжения можно уменьшить подключением параллельно переменному сопротивлению конденсатора. В этом случае защитный диод D1 не помешает.

Если выходного тока стабилизатора не хватает, его можно умощнить внешним транзистором.

Из стабилизатора напряжения можно получить стабилизатор тока, включив LM317 по такой схеме. Выходной тока рассчитывается по формуле I=1,25⋅R1. Подобное включение часто используется в качестве драйвера для светодиодов – LED включается в качестве нагрузки.

Наконец, необычное включение линейного стабилизатора – на его основе создана схема импульсного блока питания. Положительную обратную связь для возникновения колебаний задает цепь C3R6.

Микросхема LM317 имеет значительное количество слабых сторон. Но искусство создания схем и состоит в том, чтобы, используя плюсы стабилизатора, обходить недостатки. Все минусы микросхемы выявлены, даны советы по их нейтрализации. Поэтому LM317 пользуется популярностью у создателей профессиональной и любительской радиоаппаратуры.