Comment choisir un driver de lampe LED : types, fonction + caractéristiques de connexion

Les lampes à LED se sont généralisées, ce qui a entraîné le début de la production active d'alimentations secondaires.Le pilote de lampe LED est capable de maintenir de manière stable les valeurs de courant spécifiées à la sortie de l'appareil, stabilisant ainsi la tension traversant la chaîne de diodes.

Nous vous dirons tout sur les types et principes de fonctionnement d'un dispositif de conversion de courant pour faire fonctionner une ampoule à diode. Notre article fournit des lignes directrices pour choisir un conducteur et fournit des recommandations utiles. Les électriciens domestiques indépendants trouveront des schémas de connexion éprouvés dans la pratique.

Objectif et domaine d'utilisation

Les cristaux de diode sont constitués de deux semi-conducteurs - l'anode (plus) et la cathode (moins), qui sont responsables de la transformation des signaux électriques. Une zone a une conductivité de type P, la seconde – N. Lorsqu'une source d'alimentation est connectée, le courant circule à travers ces éléments.

En raison de cette polarité, les électrons de la zone de type P se précipitent vers la zone de type N, et vice versa, les charges du point N se précipitent vers P. Cependant, chaque section de la région a ses propres limites, appelées jonctions P-N. Sur ces sites, les particules se rencontrent et s’absorbent mutuellement ou se recombinent.

Une diode est un élément semi-conducteur et ne possède qu’une seule jonction p-n. Pour cette raison, la principale caractéristique qui détermine la luminosité de leur lueur n'est pas la tension, mais le courant.

Lors des transitions P-N, la tension diminue d'un certain nombre de volts, toujours le même pour chaque élément du circuit. En tenant compte de ces valeurs, le driver stabilise le courant entrant et produit une valeur constante en sortie.

Quelle puissance est requise et quelles valeurs de pertes lors du passage P-N sont indiquées dans le passeport de l'appareil LED. Par conséquent, quand choisir une ampoule à diode il faut prendre en compte les paramètres de l'alimentation dont la portée doit être suffisante pour compenser l'énergie perdue.

Pour que les LED haute puissance fonctionnent pendant la durée spécifiée dans les caractéristiques, un dispositif de stabilisation est nécessaire - un pilote. Le corps du mécanisme électronique affiche toujours sa tension de sortie

Des alimentations électriques avec des tensions de 10 à 36 V sont utilisées pour équiper les appareils d'éclairage.

Les équipements peuvent être de différents types :

• phares de voitures, vélos, motos, etc.;
• petits lampadaires ou lampadaires;
• bandes menées, des rubans, plafonniers et modules.

Cependant pour LED basse consommation, ainsi que dans le cas de l'utilisation d'une tension constante, il est permis de ne pas utiliser de pilotes. Au lieu de cela, une résistance est ajoutée au circuit, également alimentée par un réseau 220 V.

Principe de fonctionnement de l'alimentation

Voyons quelles sont les différences entre une source de tension et une alimentation. À titre d’exemple, considérons le diagramme ci-dessous.

En connectant une résistance de 40 ohms à une source d'alimentation de 12 V, un courant de 300 mA la traversera (Figure A). Lorsqu'une deuxième résistance est connectée en parallèle au circuit, la valeur du courant sera de 600 mA (B). Cependant, la tension restera inchangée.

Malgré la connexion de deux résistances à la source d'alimentation, la seconde créera une tension constante à la sortie, car dans des conditions idéales, elle n'est pas soumise à la charge.

Voyons maintenant comment les valeurs changent si des résistances sont connectées à l'alimentation du circuit. De même, nous introduisons un rhéostat de 40 Ohm avec un driver de 300 mA. Ce dernier crée dessus une tension de 12 V (circuit B).

Si le circuit est composé de deux résistances, alors la valeur du courant reste inchangée et la tension sera de 6 V (G).

Le pilote, contrairement à la source de tension, maintient les paramètres de courant spécifiés en sortie, mais la puissance en tension peut varier

En tirant des conclusions, nous pouvons dire qu'un convertisseur de haute qualité fournit à la charge le courant nominal même lorsque la tension chute. En conséquence, les cristaux de diode avec 2 V ou 3 V et un courant de 300 mA brûleront tout aussi brillamment avec une tension réduite.

Caractéristiques distinctives du convertisseur

L'un des indicateurs les plus importants est la puissance transmise sous charge. Ne surchargez pas l'appareil et essayez d'obtenir les meilleurs résultats possibles.

Une utilisation incorrecte contribue à la défaillance rapide non seulement du mécanisme de visualisation, mais également des puces LED.

Les principaux facteurs influençant le travail comprennent :

• les éléments constitutifs utilisés dans le processus d'assemblage ;
• degré de protection (IP);
• valeurs minimales et maximales en entrée et en sortie ;
• fabricant.

Les modèles modernes de convertisseurs sont produits sur la base de microcircuits et utilisent la technologie de conversion de largeur d'impulsion (PWM).

Pendant le fonctionnement de l'alimentation, une méthode de modulation de largeur d'impulsion a été introduite pour réguler la tension de sortie, tandis que le même type de courant est maintenu à la sortie et à l'entrée.

De tels appareils se caractérisent par un degré élevé de protection contre les courts-circuits, les surcharges du réseau et ont également une efficacité accrue.

Règles de sélection d'un convertisseur de courant

Pour acheter un convertisseur de lampe LED, vous devez étudier la clé caractéristiques de l'appareil. Cela vaut la peine de se fier à la tension de sortie, au courant nominal et à la puissance de sortie.

Alimentation LED

Analysons dans un premier temps la tension de sortie, qui est soumise à plusieurs facteurs :

• la valeur des pertes de tension aux jonctions P-N des cristaux ;
• nombre de diodes lumineuses dans la chaîne ;
• diagramme de connexion.

Les paramètres du courant nominal peuvent être déterminés par les caractéristiques du consommateur, à savoir la puissance des éléments LED et le degré de leur luminosité.

Cet indicateur affectera le courant consommé par les cristaux, dont la plage varie en fonction de la luminosité requise. La tâche du convertisseur est de fournir à ces éléments la quantité d'énergie requise.

La valeur de la tension de sortie doit être supérieure ou identique à la quantité totale d'énergie dépensée sur chaque bloc du circuit électrique

La puissance de l'appareil dépend de la force de chaque élément LED, de leur couleur et de leur quantité.

Pour calculer l'énergie consommée, utilisez la formule suivante :

P._H =P_DIRIGÉ *N,

Où

• P._DIRIGÉ – charge électrique créée par une diode,
• N est le nombre de cristaux dans la chaîne.

Les indicateurs obtenus ne doivent pas être inférieurs à la puissance du pilote. Il faut maintenant déterminer la valeur nominale requise.

Puissance maximale de l'appareil

Il convient également de prendre en compte que pour assurer un fonctionnement stable du convertisseur, ses valeurs nominales doivent dépasser de 20 à 30 % la valeur P obtenue._H.

La formule prend donc la forme :

P._maximum ≥ (1,2..1,3) *P_H,

où P_maximum — puissance nominale de l'alimentation.

Outre la puissance et le nombre de consommateurs sur la carte, la force de charge dépend également des facteurs de couleur du consommateur. Avec le même courant, selon la teinte, ils ont des chutes de tension différentes.

Le pilote de la lampe LED doit fournir la quantité de courant nécessaire pour assurer une luminosité maximale. Lors de la sélection d'un appareil, l'acheteur doit se rappeler que la puissance doit être supérieure à celle utilisée par toutes les LED.

Prenons par exemple les LED de la société américaine Cree de la gamme XP-E en rouge.

Leurs caractéristiques sont les suivantes :

• chute de tension 1,9-2,4 V ;
• courant 350 mA ;
• consommation électrique moyenne 750 mW.

Un analogue vert au même courant aura des indicateurs complètement différents : les pertes aux jonctions P-N sont de 3,3 à 3,9 V et la puissance est de 1,25 W.

En conséquence, nous pouvons tirer des conclusions : un driver de 10 W est utilisé pour alimenter douze cristaux rouges ou huit verts.

Schéma de connexion des LED

Le choix du driver doit être effectué après avoir déterminé le schéma de connexion des consommateurs LED. Si vous achetez d'abord des diodes lumineuses et sélectionnez ensuite un convertisseur pour celles-ci, ce processus s'accompagnera de nombreuses difficultés.

Pour trouver un appareil qui assure le fonctionnement d'exactement ce nombre de consommateurs avec un schéma de raccordement donné, il faudra y consacrer beaucoup de temps.

Donnons un exemple avec six consommateurs. Leur perte de tension est de 3 V, leur consommation de courant est de 300 mA. Pour les connecter, vous pouvez utiliser l'une des méthodes et, dans chaque cas individuel, les paramètres d'alimentation requis seront différents.

L'inconvénient des diodes alternatives est la nécessité d'une alimentation à tension plus élevée s'il y a beaucoup de cristaux dans le circuit

Dans notre cas, lorsqu'il est connecté en série, une unité 18 V avec un courant de 300 mA est nécessaire. Le principal avantage de cette méthode est que la même puissance traverse toute la ligne et que, par conséquent, toutes les diodes brûlent avec une luminosité identique.

L'inconvénient du placement parallèle des consommateurs est la différence de luminosité de chaque chaîne. Ce phénomène négatif se produit en raison de la diffusion des paramètres des diodes due aux différences entre le courant traversant chaque ligne.

Si un placement en parallèle est utilisé, il suffit d'utiliser un convertisseur 9 V, cependant, le courant consommé sera doublé par rapport à la méthode précédente.

La méthode de disposition séquentielle de deux diodes ne peut pas être utilisée avec une modification du nombre de cristaux inclus dans le groupe - 3 ou plus. De telles restrictions sont dues au fait qu'un courant trop important peut traverser un élément, ce qui crée un risque de défaillance de l'ensemble du circuit.

Si une méthode séquentielle est utilisée avec la formation de paires de deux LED, un pilote ayant des performances similaires est utilisé comme dans le cas précédent. Dans ce cas, la luminosité de l’éclairage sera uniforme.

Cependant, même ici, il existe quelques nuances négatives : lors de l'alimentation du groupe, en raison de la variation des caractéristiques, l'une des LED peut s'ouvrir plus rapidement que la seconde et, par conséquent, un courant deux fois supérieur à la valeur nominale la traversera.

Beaucoup de sortes LED pour l'éclairage de la maison sont conçus pour de tels sauts à court terme, mais cette méthode est moins populaire.

Types de pilotes par type de périphérique

Les appareils qui convertissent l'alimentation 220 V en indicateurs requis pour les LED sont classiquement divisés en trois catégories : électroniques ; basé sur des condensateurs ; dimmable.

Le marché des accessoires d'éclairage est représenté par une grande variété de modèles de drivers, provenant principalement de fabricants chinois. Et malgré la faible fourchette de prix, vous pouvez choisir une option très décente parmi ces appareils. Cependant, vous devez faire attention à la carte de garantie, car... Tous les produits présentés ne sont pas d'une qualité acceptable.

Vue électronique de l'appareil

Idéalement, le convertisseur électronique devrait être équipé d'un transistor. Son rôle est de décharger le microcircuit de contrôle. Pour éliminer ou lisser autant que possible l'ondulation, un condensateur est monté en sortie.

Ce type d'appareil appartient à la catégorie des appareils coûteux, mais il est capable de stabiliser le courant jusqu'à 750 mA, ce dont les mécanismes de ballast ne sont pas capables.

Les pilotes les plus récents sont principalement installés sur des ampoules dotées d'une douille E27. Les produits Gauss GU5.3 constituent une exception à la règle. Ils sont équipés d'un convertisseur sans transformateur. Cependant, le degré de pulsation atteint plusieurs centaines de Hz.

La pulsation n'est pas le seul inconvénient des convertisseurs. La seconde peut être appelée interférence électromagnétique dans la gamme des hautes fréquences (HF). Ainsi, si d'autres appareils électriques, comme une radio, sont connectés à la prise connectée à la lampe, vous pouvez vous attendre à des interférences lors de la réception des fréquences FM numériques, de la télévision, du routeur, etc.

Le dispositif optionnel d'un appareil de qualité doit avoir deux condensateurs : l'un est électrolytique pour lisser les ondulations, l'autre est en céramique pour réduire les RF.Cependant, une telle combinaison est rare, surtout lorsqu’on parle de produits chinois.

Ceux qui ont des idées générales sur de tels circuits électriques peuvent sélectionner indépendamment les paramètres de sortie du convertisseur électronique en modifiant la valeur des résistances.

En raison de leur rendement élevé (jusqu'à 95 %), ces mécanismes conviennent aux appareils puissants utilisés dans divers domaines, par exemple pour le réglage des voitures, l'éclairage public et les sources LED domestiques.

Alimentation basée sur un condensateur

Passons maintenant aux appareils moins populaires - ceux basés sur des condensateurs. Presque tous les circuits de lampes LED à faible coût utilisant ce type de pilote ont des caractéristiques similaires.

Cependant, en raison de modifications apportées par le fabricant, ils subissent des modifications, par exemple la suppression de certains éléments du circuit. Particulièrement souvent, cette partie est l'un des condensateurs - un condensateur de lissage.

En raison du remplissage incontrôlé du marché avec des produits bon marché et de mauvaise qualité, les utilisateurs peuvent « ressentir » une pulsation à cent pour cent dans les lampes. Même sans entrer dans leur conception, on peut dire que l'élément de lissage a été retiré du circuit

De tels mécanismes n'ont que deux avantages : ils sont disponibles pour l'auto-assemblage et leur efficacité est égale à cent pour cent, puisque les pertes ne se produiront qu'aux jonctions p-n et aux résistances.

Il y a le même nombre d'aspects négatifs : une faible sécurité électrique et un degré élevé de pulsation. Le deuxième inconvénient se situe autour de 100 Hz et résulte du redressement de la tension alternative. GOST spécifie le taux de pulsation admissible de 10 à 20 %, en fonction de la destination de la pièce où le dispositif d'éclairage est installé.

La seule façon d’atténuer cet inconvénient est de sélectionner un condensateur doté du calibre correct. Cependant, il ne faut pas compter sur l'élimination complète du problème - une telle solution ne peut qu'atténuer l'intensité des sursauts.

Convertisseurs de courant à intensité variable

Pilotes de gradateur pour ampoules LED à intensité variable vous permettent de modifier les indicateurs de courant entrant et sortant, tout en réduisant ou en augmentant le degré de luminosité de la lumière émise par les diodes.

Il existe deux méthodes de connexion :

• le premier implique un démarrage en douceur ;
• la seconde est l’impulsion.

Considérez le principe de fonctionnement des pilotes dimmables basés sur la puce CPC9909, utilisée comme dispositif de régulation pour les circuits LED, y compris ceux à haute luminosité.

Schéma de connexion standard du CPC9909 avec alimentation 220 V. Selon les instructions schématiques, il est possible de contrôler un ou plusieurs consommateurs puissants

Lors d'un démarrage progressif, le microcircuit avec driver assure un allumage progressif des diodes avec une luminosité croissante. Ce processus implique deux résistances connectées à la broche LD, conçues pour effectuer la tâche de gradation en douceur. C'est ainsi qu'une tâche importante est accomplie : prolonger la durée de vie des éléments LED.

La même sortie fournit également une régulation analogique - la résistance de 2,2 kOhm est remplacée par une résistance analogique variable plus puissante - 5,1 kOhm. De cette manière, un changement en douceur du potentiel de production est obtenu.

L'utilisation de la deuxième méthode consiste à fournir des impulsions rectangulaires à la sortie basse fréquence du PWMD. Dans ce cas, on utilise soit un microcontrôleur, soit un générateur d'impulsions, qui sont nécessairement séparés par un optocoupleur.

Avec ou sans logement ?

Les drivers sont disponibles avec ou sans boîtier.La première option est la plus courante et la plus chère. Ces appareils sont protégés de l'humidité et des particules de poussière.

Les appareils du deuxième type sont utilisés pour une installation cachée et sont donc peu coûteux.

Tous les appareils présentés peuvent être alimentés à partir d'un réseau 12 V ou 220 V. Malgré le fait que les modèles à cadre ouvert bénéficient du prix, ils sont nettement à la traîne en termes de sécurité et de fiabilité du mécanisme.

Chacun d'eux diffère par la température admissible pendant le fonctionnement - cela doit également être pris en compte lors de la sélection.

Circuit pilote classique

Pour assembler indépendamment une alimentation LED, nous traiterons du dispositif de type impulsionnel le plus simple sans isolation galvanique. Le principal avantage de ce type de circuit est une connexion simple et un fonctionnement fiable.

Le circuit convertisseur 220 V se présente comme une alimentation à découpage. Lors du montage, toutes les règles de sécurité électrique doivent être respectées, car il n'y a aucune limite sur la sortie de courant

Le schéma d’un tel mécanisme est composé de trois domaines principaux en cascade :

1. Séparateur de tension capacitif.
2. Redresseur.
3. Parasurtenseurs.

La première section est la résistance fournie au courant alternatif sur le condensateur C1 avec une résistance. Ce dernier est nécessaire uniquement à l'autochargement de l'élément inerte. Cela n’affecte pas le fonctionnement du circuit.

La valeur nominale de la résistance peut être comprise entre 100 kOhm et 1 Mohm, avec une puissance de 0,5 à 1 W. Le condensateur doit être électrolytique et sa valeur de tension d'amplitude effective est de 400 à 500 V.

Lorsque la tension demi-onde générée traverse le condensateur, le courant circule jusqu'à ce que les plaques soient complètement chargées. Plus la capacité du mécanisme est petite, moins il faudra de temps pour le charger complètement.

Par exemple, un appareil d'un volume de 0,3 à 0,4 μF est chargé pendant 1/10 de la période demi-onde, c'est-à-dire que seul un dixième de la tension passante traversera cette section.

Le processus de redressement dans cette section est effectué selon le schéma Graetz. Le pont de diodes est sélectionné en fonction du courant nominal et de la tension inverse. Dans ce cas, la dernière valeur ne doit pas être inférieure à 600 V

Le deuxième étage est un appareil électrique qui convertit (rectifie) le courant alternatif en courant pulsé. Ce processus est appelé onde complète. Puisqu'une partie de la demi-onde a été lissée par un condensateur, la sortie de cette section aura un courant continu de 20-25 V.

Étant donné que l'alimentation des LED ne doit pas dépasser 12 V, un élément stabilisateur doit être utilisé pour le circuit. A cet effet, un filtre capacitif est introduit. Par exemple, vous pouvez utiliser le modèle L7812

Le troisième étage fonctionne sur la base d'un filtre stabilisateur de lissage - un condensateur électrolytique. Le choix de ses paramètres capacitifs dépend de la résistance de la charge.

Le circuit assemblé reproduisant immédiatement son fonctionnement, vous ne pouvez pas toucher les fils nus, puisque le courant conduit atteint des dizaines d'ampères - les lignes sont d'abord isolées.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Toutes les difficultés qu'un radioamateur peut rencontrer lors de la sélection d'un convertisseur pour lampes LED puissantes sont décrites en détail dans la vidéo :

Principales caractéristiques de la connexion indépendante d'un dispositif convertisseur à un circuit électrique :

Instructions étape par étape décrivant le processus d'assemblage d'un driver de LED de vos propres mains à l'aide de moyens improvisés :

Malgré les dizaines de milliers d'heures de fonctionnement ininterrompu des lampes LED déclarées par le fabricant, de nombreux facteurs réduisent considérablement ces indicateurs.

Les pilotes sont conçus pour atténuer tous les sauts de courant dans le système électrique. Leur sélection ou leur auto-assemblage doit être abordé de manière responsable après avoir calculé tous les paramètres nécessaires.

Parlez-nous de la façon dont vous avez sélectionné le pilote pour l'ampoule LED. Partagez vos arguments et vos moyens de stabiliser l'alimentation en tension d'un dispositif d'éclairage à diodes. Laissez des commentaires dans le bloc ci-dessous, posez des questions, publiez des photos sur le sujet de l'article.