Чем отличается блок питания для светодиодных ламп и электронный трансформатор для галогенных ламп

При замене галогеновых ламп на 12В в точечных светильниках светодиодными часто возникает вопрос: «нужно ли менять источник питания?».

Из письма с вопросом одного из постоянных посетителей сайта: « Можно ли заменить галогенные лампы на нормальные светодиоды? Я снимаю квартиру, где основное освещение состоит из примерно 30-40 галогенных ламп по 10 Вт каждая, питаемых от 12 В. Лампочки практически дают мало света, а электричество, безусловно, потребляют больше, чем светодиоды. Не говоря уже о том, что эти галогенные лампочки умирают, как мухи, и их нужно довольно часто менять. И еще они шумят. Можно ли эти лампочки заменить на светодиодные не заменяя всю люстру? »

В данном случае просто заменить старые 12-вольтовые галогенные лампы на светодиодные не получится. Нужно разобраться с источником питания.

Для галогенок чаще всего 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!

Из этой статьи вы узнаете:

Что такое электронный трансформатор,

Как устроен и работает электронный трансформатор,

Как устроен и работает блок питания для светодиодных ламп 12В ,

В чем отличия блоков питания для LED-лент и ламп от электронных трансформаторов для галогенных ламп.

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

Любите умные гаджеты и DIY? Станьте специалистом в сфере Internet of Things и создайте сеть умных гаджетов!

Записывайтесь в онлайн-университет от GeekBrains:

Изучить C, механизмы отладки и программирования микроконтроллеров;

Получить опыт работы с реальными проектами, в команде и самостоятельно;

Получить удостоверение и сертификат, подтверждающие полученные знания.

Starter box для первых экспериментов в подарок!

После прохождения курса в вашем портфолио будет: метостанция с функцией часов и встроенной игрой, распределенная сеть устройств, устройства регулирования температуры (ПИД-регулятор), устройство контроля влажности воздуха, система умного полива растений, устройство контроля протечки воды.

Вы получите диплом о профессиональной переподготовке и электронный сертификат, которые можно добавить в портфолио и показать работодателю.

В чем отличие блока питания от драйвера и трансформатора?

В связи с переходом большинства потребителей на современное осветительное оборудование все более актуально получение измененного напряжения для их питания. Для этого могут использоваться различные преобразователи. Однако выходные параметры таких устройств, как и принцип их работы имеют некоторые различия. Для понимания принципов разделения в данной статье мы рассмотрим отличие блока питания от драйвера и трансформатора.

Блок питания

Под блоком питания подразумевается довольно обширный спектр электронных приборов, предназначенных для передачи пониженного выпрямленного напряжения от внешней сети к слаботочным потребителям. Как правило, блок питания состоит из понижающего трансформатора, который снижает привычные 220 В до нужного номинала. Затем передается на выпрямительный блок, преобразующий переменное напряжение в постоянное.

Пример работы блока питания приведен на рисунке ниже:

Рис. 1. Принцип работы блока питания

Современные модели содержат дополнительные блоки, повышающие эффективность агрегата, их применяют для питания:

1. всех составляющих компьютерных блоков от сетевого фильтра;
2. подзарядки устройств от сети блоком питания;
3. организации безопасного электроснабжения через блок питания в помещениях, где недопустимо использование 220В по соображениям безопасности;
4. подключения ленты со светодиодами от блока;
5. для питания бытовых и промышленных приборов.

Теоретически блок питания это универсальное устройство, которое может подходить сразу для нескольких целей. Однако на практике существует и узкая специализация, к примеру, компьютерные БП оснащаются системой принудительного охлаждения, поэтому блоки питания без куллера не подойдут для этих целей.

В каждом конкретном случае блок питания подбирается не только по назначению, но и должен учитывать номинал питающего напряжения и мощность запитываемой нагрузки. Напряжение блока питания должно точно соответствовать номиналу питаемого устройства, а мощность должна быть не меньше, желательно даже иметь определенный запас.

Классический блок питания обладает целым рядом преимуществ:

• простота конструкции;
• высокая надежность агрегата;
• низкая себестоимость.

Однако вместе с тем блоки питания имеют большие габариты и вес, что усложняет их эксплуатацию в определенных местах, и относительно низкий КПД, так как значительная часть электрической энергии тратится на потери в стали.

Электронный трансформатор

Принцип действия электронного трансформатора схож с классическим – при подаче переменного напряжения на первичную обмотку, с его вторички снимается тоже переменное напряжение, но уже другого значения. Отличие заключается в том, что пониженное напряжение имеет совсем другую частоту и форму кривой, так как его искусственно создает генератор импульсов.

Пример схемы электронного трансформатора и принцип действия приведен на рисунке ниже:

Как видите, в нем напряжение питания от сети 220 В не подается на обмотки трансформатора, а использует диодный мост в качестве основного преобразователя с переменной электрической величины в постоянную. Затем сигнал подается на выходные транзисторы, выступающие в роли электронного ключа, которые производят генерацию импульсов определенного количества и частоты. Следует отметить, что частота от генератора импульсов может достигать нескольких десятков кГц, но затем подается на импульсный преобразователь, который представлен силовым трансформатором.

Импульсные трансформаторы или, как их еще называют, импульсные БП нашли широкое применение в питании люминесцентных ламп. Однако его расположение по отношению к питаемым приборам освещения должно выполняться в непосредственной близи, чтобы сократить потери, нагрузку в сетевых проводах и нагрев. В сравнении с трансформаторным БП, импульсный имеет ряд весомых преимуществ:

1. Меньшие габариты для такой же мощности, что снижает и стоимость устройства;
2. Обладает лучшими параметрами в регулировке подаваемого напряжения;
3. Отличается более высоким КПД.

Но наряду с преимуществами импульсный блок имеет и некоторые недостатки. У электронного трансформатора куда более сложная схема, что влечет за собой снижение надежности. Если продешевить с моделью трансформатора, то выходной ток выдаст в сеть много импульсных помех, способных повлиять на работу смежного оборудования.

Драйвер

Применение драйвера вместо трансформаторного блока обусловлено особенностями работы светодиода, как неотъемлемого элемента современного осветительного оборудования. Все дело в том, что любой светодиод является нелинейной нагрузкой, электрические параметры которого меняются в зависимости от условий работы.

Как видите, даже при незначительных колебаниях напряжения произойдет существенное изменение силы тока. Особенно явно такие перепады ощущают мощные светодиоды. Также в работе присутствует температурная зависимость, поэтому от нагревания элемента снижается падение напряжения, а ток при этом возрастает. Такой режим работы крайне негативно сказывается на работе светодиода, из-за чего он быстрее выходит со строя. Подключать его напрямую от сетевого выпрямителя нельзя, для чего и применяются драйверы.

Особенность светодиодного драйвера заключается в том, что он выдает одинаковый ток с выходного фильтра, несмотря на размер, подаваемого на вход напряжения. Конструктивно современные драйверы для подключения светодиодов могут выполняться как на транзисторах, так и на базе микросхемы. Второй вариант приобретает все большую популярность за счет лучших характеристик драйвера, более простого управления параметрами работы.

Ниже приведен пример схемы работы драйвера:

Здесь на вход выпрямителя сетевого напряжения VDS1 поступает переменная величина, далее выпрямленное напряжение в драйвере передается через сглаживающий конденсатор C1 и полуплечо R1 — R2 на микросхему BP9022. Последняя генерирует серию импульсов ШИМ и передает ее через трансформатор на выходной выпрямитель D2 и выходной фильтр R3 — C3, применяемый для стабилизации выходных параметров. Благодаря введению дополнительных резисторов в схему питания микросхемы, такой драйвер может регулировать значение мощности на выходе и управлять интенсивностью светового потока.

В чем их различие и что лучше выбрать: подведем итог

И так, если говорить в общем, то и блок питания, и электронный трансформатор, и драйвер относятся к категории электрических преобразователей. Но, каждый из них имеет свое назначение в прикладной электронике. Исходя из теоретических рассуждений, они взаимозаменяемы, но большинство оборудования, для которых они предназначены, не будет работать с аналогичными устройствами или будет работать некорректно.

Для чего же можно использовать каждое из них:

• Драйвер – используется, чтобы подключить светодиод, для остальных приборов использовать драйвер нецелесообразно. Драйвер уже установлен в светодиодных лампочках, как обязательный компонент. Однако следует отметить, что конкретный драйвер, используется исключительно для подходящего под его параметры полупроводника или группы полупроводников. Если один из светодиодов перегорит, то драйвер перестанет соответствовать новому току.
• Блок питания – подходит для включения низковольтного оборудования с постоянным напряжением питания на 12 В, 24 В и т.д. Часто применяется для подключения светодиодных лент, так как ленты уже имеют переменные резисторы и не нуждаются в ограничении тока. Но им нужно применять выпрямитель, который и предоставляет блок питания, так как светодиод чувствителен к любым колебаниям питающих величин.
• Электронный трансформатор – часто используется для галогенных ламп, что обуславливается наличием минимальной нагрузки, без которой он попросту не запустится. Светодиодных приборов для электронного трансформатора может быть недостаточно, а вот галогенных более чем хватает. Но сами галогенки можно включать как от трансформатора, так и от блока питания, так как они работают от действующего напряжения.

Что лучше выбрать для светодиодов — трансформатор или драйвер

Сегодня светодиоды семимильными шагами входят в обыденную жизнь человека. С их помощью производится либо полное освещение помещения, либо декоративная подсветка каких-либо элементов интерьера. Уже никого не удивишь подсветкой рабочей зоны на кухне, подсветкой потолков комнат по периметру, подсветкой картин и т.д. Данная тема стала очень популярной, так как начала пользоваться спросом. Поэтому во многих магазинах электротоваров можно найти большое количество компонентов, касающихся светодиодного освещения.

Большим преимуществом использования светодиодов в быту над обычными лампами стало следующее:

1. Большой срок службы до 50 000 часов.
2. Низкое потребление, что составляет некую экономию при оплате счетов за электроэнергию.
3. Высокая светоотдача. Практически вся энергия преобразуется в свет, а не в тепло как у ламп накаливания.
4. Можно реализовываться любые дизайнерские решения.
5. Имеется возможность менять цвет освещения с помощью RGB светодиодов.
6. Отсутствуют вредные вещества (ртуть, фосфор и т.д.)

Напрямую в электросеть включать светодиоды нельзя. Для этого существуют разные устройства: блоки питания на основе трансформаторов и драйверы. Все они преобразуют переменное напряжение в постоянное, ограничивают выходное напряжение или ток. Дальше попробуем разобраться в чем различия и что лучше выбрать для светодиодов — трансформатор или драйвер. Более доступными и дешевыми являются трансформаторы.

Это блоки питания, которые преобразуют переменное напряжение 220 В в постоянное, например, 12 В. Они имеют достаточно простую, но громоздкую конструкцию. Например, блок мощностью 100 Вт будет занимать место ориентировочно 70×140×40 мм. Поэтому необходимо сразу продумывать, где их можно размещать. Например, для подсветки рабочей зоны кухни для трансформатора придется выделить место в шкафчике.

При использовании трансформатора обязательно нужно считать мощность подключаемых светодиодов или светодиодных лент. Иначе можно его просто перегрузить, что приведет к перегреву блока и выходу из строя. Трансформатор не имеет встроенного ограничения по потребляемому току. При электропитании от него светодиоды будут брать такой ток, который им необходим. Также нагружать на 100% такие блоки питания нельзя. Рекомендуется подбирать трансформаторы, таким образом, чтобы их мощность превышала мощность подключаемой нагрузки ориентировочно на 30 процентов.

К плюсам использования трансформаторов можно отнести: наличие гальванической развязки с сетью, что обеспечивает электробезопасность для человека, более низкую стоимость, доступность во многих магазинах. К минусам можно отнести большие габаритные размеры, возможность появления гула во время работы и отсутствие контроля потребляемого тока светодиодами. Драйвер немного отличается от трансформатора, хотя эти оба устройства предназначены для электропитания светодиодов.

Можно сказать, что драйвер является источником тока для светодиодов. Внутри него находится некая схема, которая выдает стабилизированный ток. У него выходное напряжение варьируется в зависимости от количества подключенных светодиодов и от их мощности. Например, если к драйверу с током 300 мА подключить один светодиод на 300 мА мощностью 1 Вт, то падение напряжения на диоде будет 3,3 В и он будет потреблять ток 300 мА. При последовательном подключении двух аналогичных светодиодов ток останется на прежнем уровне 300 мА, а суммарное напряжение будет составлять 6,6 В. Поэтому при выборе драйвера нужно смотреть не только на его ток, но и на пороги выходного напряжения. Даже при покупке мощных светодиодов с ними идет информация только о потребляемом токе и их мощности.

При планировании подключения драйверов у себя дома необходимо учитывать еще такой параметр, как пусковой ток. Блок мощностью 150 Вт может кратковременно иметь пусковой ток до 65 А. Это указывается в его паспорте. Поэтому на это обращайте особое внимание при выборе модели драйвера и при выборе номинала и время-токовой характеристики , который будет защищать цепь освещения.

К минусам использования драйверов можно отнести большую их стоимость и соответственно они реже встречаются в продаже. Выше мы рассмотрели два разных блока питания для подключения светодиодов и светодиодных лент. Узнали, что они из себя представляют, в чем их различия, плюсы и минусы. Что лучше выбрать трансформатор или драйвер однозначно сложно сказать. Тут нужно исходить из конкретной ситуации и какие функции от светодиодного освещения необходимо реализовать. Поэтому перед выбором необходимо взвесить все преимущества и недостатки использования обоих устройств в данной ситуации и только потом принимать решение.

Расчет мощности понижающего трансформатора для светодиодных ламп 12В

При установке светодиодных ламп на место галогенных часто возникает необходимость замены старого источника питания. Галогенные лампы подключаются к электротрансформаторам на 12В, светодиодные требуют установки специальных блоков питания, имеющих аналогичное выходное напряжение. В связи с этим важно разобраться, можно ли использовать старый трансформатор или следует его поменять.

1. Что представляет собой электронный трансформатор
2. Почему нельзя использовать ЭТ со светодиодными лампами
3. Понижающий трансформатор
4. Как выбрать
5. Особенности установки
6. Трансформатор нагревается при работе

Что представляет собой электронный трансформатор

Электронный трансформатор для галогенных лам не используется для светодиодов

Электронный трансформатор – это схема импульсного источника питания, в основу которой входит высокочастотный генератор, работающий на полупроводниковых ключах, и непосредственно сам трансформатор. Питание такой схемы обеспечивается стандартной сетью переменного тока с напряжением 220В, но на выходе действующее значение находится в области 12В. Сначала питание из электросетей подается на выпрямитель, а затем уже выпрямленное напряжение отправляется в узел генератора и силовых ключей.

Стандартный вариант реализации такой схемы – использование автогенераторного двухтактного типа, ключевой особенностью которого является отсутствие необходимости в использовании каких-либо специальных импульсных источников питания наподобие ШИМ-контроллеров. Автоматический генератор в данном случае переключает транзистор под воздействием напряжений, которые наводятся на обмотки трансформатора, а также обеспечивает положительную обратную связь.

Чтобы обеспечить нормальную работу светодиодных ламп, потребуется любой источник, обеспечивающий стабильное напряжение 12В на постоянной основе и минимизирующий пульсации. Для этого чаще всего используются именно упомянутые выше ИМС.

Обе схемы предусматривают использование интегрального ШИМ-контроллера, которым обеспечивается регулировка работы биполярных или полевых транзисторов. Помимо этого, выходной каскад схемы включает в себя выпрямитель, а также конденсаторы, которыми обеспечивается сглаживание пульсаций — они выступают в роли своеобразного фильтра.

В конечном итоге получается стабилизированный источник питания, пульсации которого соответствуют текущей нагрузке, а также емкости фильтрующих конденсаторов. При необходимости можно обеспечить его реализацию на автогенераторной схеме по аналогии с электронным трансформатором, используя дополнительно цепи обратной связи, чтобы обеспечить необходимую стабилизацию выходного напряжения.

Почему нельзя использовать ЭТ со светодиодными лампами

Есть пять причин, по которым нельзя обеспечивать питание светодиодных ламп, используя стандартные электронные трансформаторы:

• Светодиодные лампы предусматривают необходимость постоянного напряжения, что обусловлено их нелинейной вольтамперной характеристикой и чувствительностью к любым отклонениям от номинального показателя напряжения. При малейшем превышении такие лампы в итоге могут быстро выйти из строя.
• Электронные трансформаторы являются источниками переменного напряжения с высокой частотой, а показатели всплесков и пиков в некоторых ситуациях достигают 40В, что в итоге часто приводит к полной поломке светодиодов или же драйверов, использующихся в конструкции современных LED-ламп. Помимо этого, подобный подход чреват их нестабильной работой.
• Электронные трансформаторы отличаются наличием в них минимальной нагрузки. Таким образом, если нагрузка подключенной лампы не будет достигать уровня, указанного на блоке питания, трансформатор может вообще не начать работать или же будет работать с повышенными пульсациями, отключаться. Это является критичным моментом, так как потребляемая мощность галогенных ламп значительно превышает аналогичные показатели у светодиодных.
• Блоки питания, предназначенные для энергоснабжения светодиодных ламп, обеспечивают стабилизированное и постоянное напряжение.
• Галогенные лампы отличаются непривередливостью к тому, идет через сеть постоянный или переменный ток. Роль играет только его напряжение. В связи с этим их можно подключать к любым источникам питания.

Классические электронные трансформаторы не могут использоваться в качестве источника питания любых светодиодных светильников. При замене ламп нужно будет обязательно подбирать специальный блок, обеспечивающий стабилизированное напряжение. Если проигнорировать это, можно столкнуться с преждевременным выходом из строя всех ламп.

Понижающий трансформатор

Понижающий трансформатор для LED-ламп

Стандартный срок службы светодиодных ламп в соответствии с характеристиками, заявленными производителями, составляет 4000 рабочих часов. Если не использовать в работе таких устройств специализированные понижающие трансформаторы, оставляя в качестве основы работы диод, период эксплуатации сокращается до 1200 часов бесперебойной работы.

Если лампы устанавливаются в помещения с повышенной концентрацией влаги или постоянными перепадами температуры (сауны, бассейны), нужно использовать специальный понижающий трансформатор, оснащенный защитой от воздействия воды. Также важно убедиться в том, что общая нагрузка светодиодных ламп находится в пределах 60%.

Как выбрать

В выборе понижающего трансформатора для светодиодных ламп нет ничего сложного. При возникновении каких-нибудь трудностей всегда можно проконсультироваться с менеджерами компаний, которые продают такое оборудование. Самое главное – правильно рассчитать мощность.

Вычисляется сумма всех светодиодных светильников, установленных в помещении, к полученному результату добавляется 20%, так как в преимущественном большинстве случаев трансформатор используется только один.

К примеру, в комнате будет шесть ламп 12В, их сумма 72В. Устройства, имеющие номинал 60В, уже не могут использоваться. Нужно приобретать оборудование на 100В или сокращать количество источников света. Если поставить мощный трансформатор, можно добавить еще лампу.

Экономия зависит не от мощности используемых источников света, а от напряжения. Она обеспечивается за счет использования трансформатора, который значительно увеличивает срок службы LED-ламп.

Особенности установки

Трансформатор представляет собой выносное устройство, но такой тип установки не всех устраивает, так как не хочется портить интерьер дополнительным оборудованием. Скрыть такое устройство и при этом обеспечить себе нормальное взаимодействие с ним не составит труда, если в доме есть подвесные потолки или накладные стены.

В идеале устройства закрепляются на бетонной плите. Чтобы обеспечить к ним простой доступ, в поверхности стены или потолка делается маленький люк. Нужно учесть, что с течением времени устройство нужно будет менять, поэтому врезное отверстие должно соответствовать его габаритам.

Решение спрятать трансформатор в кладовке не всегда целесообразно, особенно если будет устанавливаться несколько устройств. До источника нагрузки должно идти не более 2 метров провода, поэтому расположить трансформатор далеко от светильника не получится. Чтобы избежать всех этих проблем, рекомендуется покупать светильники со встроенным трансформатором.

Трансформатор нагревается при работе

Если куплен новый трансформатор, который после подключения и включения начал сильно нагреваться, нужно провести несколько операций:

1. Проверить нагрузку энергопотребления в помещении и соответствие допустимого номинала трансформатора количеству подключенных к нему ламп.
2. Проверит разводку розеток и освещения по группам.
3. Проверить идет ли нагрузка на устройство.
4. Посмотреть отзывы в интернете по купленному устройству. Вполне возможно, приобретен некачественный трансформатор.

Если нагревается трансформатор, который используется уже несколько лет, это показатель износа оборудования. Следует поменять его на новый. Лучше не игнорировать эти сигналы, так как можно столкнуться с оплавлением корпуса, а это создаст риск пожароопасной ситуации.

Чем отличается блок питания для светодиодных ламп и электронный трансформатор для галогенных ламп

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.

Ранее ЭлектроВести писали, почему перегорают светодиодные лампы.

Драйвер и импульсный блок питания. Отличия, принцип работы. Что лучше выбрать?

Многие довольно часто путают блоки питания и драйвера, подключая светодиоды и светодиодные ленты не от тех источников что нужно.

В итоге через небольшой промежуток времени они выходят из строя, а вы и не подозреваете в чем была причина и начинаете ошибочно грешить на «некачественного» производителя.

Рассмотрим подробнее в чем их отличия и когда нужно применять тот или иной источник питания. Но для начала кратко разберемся в типах блоков питания.

Сегодня уже довольно редко можно встретить применение трансформаторного БП. Схема их сборки и работы довольно проста и понятна.

Самый главный элемент здесь, безусловно трансформатор. В домашних условиях он преобразует напряжение 220В в напряжение 12 или 24В. То есть, идет прямое преобразование одного напряжения в другое.

Частота сети при этом, привычные нам всем 50 Герц.

Далее за ним стоит выпрямитель. Он выпрямляет синусоиду переменного напряжения и на выходе выдает «постоянку». То есть 12В, подаваемые к потребителю, это уже постоянное напряжение 12V, а не переменное.

У такой схемы 3 главных достоинства:

ее простота

незамысловатость конструкции

относительная надежность

Однако есть здесь и недостатки, которые заставили разработчиков задуматься и придумать что-то более современное.

во-первых это большой вес и приличные габариты

как следствие первого недостатка – большой расход металла на сборку всей конструкции

ну и ухудшает все дело низкий косинус фи и низкий КПД

Именно поэтому и были изобретены импульсные источники питания. Здесь уже несколько иной принцип работы.

Во-первых, выпрямление напряжения происходит сразу же. То есть, подается на вход переменно 220В и тут же на входе преобразуется в постоянное 220V.

Далее стоит генератор импульсов. Главная его задача – создать искусственно переменное напряжение с очень большой частотой. В несколько десятков или даже сотен килогерц (от 30 до 150кГц). Сравните это с привычными нам 50 Гц в домашних розетках.

Кстати за счет такой огромной частоты, мы практически не слышим гул импульсных трансформаторов. Объясняется это тем, что человеческое ухо способно различать звук до 20кГц, не более.

Третий элемент в схеме – импульсный трансформатор. Он по форме и конструкции напоминает обычный. Однако главное его отличие – это маленькие габаритные размеры.

Это как раз таки и достигается за счет высокой частоты.

Из этих трех элементов самым главным является генератор импульсов. Без него, не было бы такого относительно маленького блока питания.

Преимущества импульсных блоков:

маленькая цена, если конечно сравнивать по мощности его, и такой же блок собранный на обычном трансформаторе

КПД от 90 до 98%

напряжение питания можно подавать в большом разбросе

при качественном производителе блока питания, у импульсных ИБП более высокий косинус фи

Есть и недостатки:

усложненность сборочной схемы

сложная конструкция

если вам попался не качественный импульсный блок, то он будет выдавать в сеть кучу высокочастотных помех, которые будут влиять на работу остального оборудования

Для светодиодных же светильников такие блоки не подойдут. Поэтому для их питания используются драйверы.

Почему же для светодиодов нельзя применять простой БП, и для чего нужен именно драйвер?

Драйвер – это устройство похожее на блок питания.

Светодиоды “питаются” электрическим током. Также у них есть такая характеристика, как падение напряжения.

Если вы видите на светодиоде надпись 10мА и 2,7В, то это означает, что максимально допустимый ток для него 10мА, не более.

При протекании тока такой величины, на светодиоде потеряется 2,7 Вольт. Именно потеряется, а не требуется для работы. Добьетесь стабилизации тока и светодиод будет работать долго и ярко.

Более того, светодиод – это полупроводник. И сопротивление этого полупроводника зависит от напряжения, которое на него подано. Изменяется сопротивление по графику – вольтамперной характеристике.

Если на нее посмотреть, то становится видно, даже если вы не намного увеличите или уменьшите напряжение, это резко, в разы изменит величину тока.

Причем зависимость не прямо пропорциональная.

Казалось бы, один раз выставь точное напряжение и можно получить номинальный ток, который необходим для светодиода. При этом, он не будет превышать предельные величины. Вроде бы и обычный блок с этим должен справиться.

Однако у всех светодиодов уникальные параметры и характеристики. При одном и том же напряжении они могут “кушать” разный ток.

А температурный диапазон работы светодиодных светильников очень большой.
Например, зимой на улице может быть -30 градусов, а летом уже все +40. И это в одном и том же месте.

Работать они конечно будут, но в каком режиме светоотдачи и насколько долго неизвестно. Заканчивается такая работа всегда одинаково – выгоранием светодиода.

Кстати, при превышении температуры световой поток у светодиодных светильников всегда падает, даже у тех, которые подключены через драйвер. У некачественных экземпляров световой поток падает очень сильно, стоит им поработать около часа и нагреться.

У качественных изделий световой поток с нагревом уменьшается слабо, но все же уменьшается.

Многие недобросовестные производители хитрят и измеряют эти параметры сразу после включения, когда поток еще максимальный.

А уже эту последовательную цепочку подключают к драйверу. Данные цепочки можно комбинировать различными способами. Создавать последовательно-параллельные или гибридные схемы.

Безусловно и у драйверов есть свои неоспоримые недостатки:

во-первых они рассчитаны только на определенный ток и мощность

А это значит, что для каждого драйвера каждый раз придется подбирать определенное количество светодиодов. Если один из них случайно выйдет из строя в процессе работы, то драйвер весь ток запустит на оставшиеся.

Что приведет к их перегреву и последующему выгоранию. То есть потеря одного светодиода влечет за собой поломку всей цепочки.

Бывают и универсальные модели драйверов, для них не важно количество светодиодов, главное чтобы их общая мощность не превышала допустимую. Но они гораздо дороже.

узкоспециализированность на светодиодах

Простые блоки питания можно использовать для разных нужд, везде где необходимы 12В и более, например для систем видеонаблюдения.

Основное же предназначение драйверов – это светодиоды.

А есть бездрайверные заводские светильники? Есть. Не так давно на рынке появилось немало таких Led светильников и прожекторов.

Однако энергоэффективность у них не очень высокая, на уровне обычных люминесцентных ламп. И как он поведет себя при возможных перепадах параметров в наших сетях, большой вопрос.

Отдельный вопрос это светодиодные ленты. Для них вовсе не нужны драйвера, и как известно они подключаются от привычных нам блоков питания 12-36 Вольт.

Казалось бы в чем подвох? Там же тоже стоят светодиоды.

Все вы видели на светодиодных лентах впаянные сопротивления (резисторы).

Они как раз таки и отвечают за ограничение тока до номинальной величины. Одно сопротивление устанавливается на три последовательно подключенных светодиода.

Такие участки ленты, рассчитанные на напряжение 12 Вольт называют кластерами. Эти отдельные кластеры на всем протяжении ленты подключены между собой в параллель.

И именно благодаря такому параллельному соединению, на все светодиоды подается одинаковое напряжение 12В. Благодаря кластеризации при монтаже низковольтной ленты, ее спокойно можно отрезать на мелкие кусочки, состоящие минимум из 3-х светодиодов.

Казалось бы, решение найдено и где здесь недостаток? А главный недостаток такого устройства – эти резисторы не проделывают никакой полезной работы.

Они лишь дополнительно нагревают окружающее пространство и сам светодиод возле него. Именно поэтому светодиодные ленты не светят так ярко, как нам хотелось бы. Вследствие чего, их используют лишь как дополнительный свет интерьера.

Сравните 60-70 люмен/ватт у светодиодных лент, против 120-140 лм/вт у светильников и решений на основе драйверов.

Возникает вопрос, а можно ли найти ленту без сопротивлений и подключить к ней драйвер отдельно? Да, такие устройства например применяют в светодиодных панелях.

Их часто монтируют в подвесном потолке и не только. Применяются они без сопротивлений. Еще их называют токовыми светодиодными линейками.

Именно токовыми. Здесь все отдельные участки линеек подключаются последовательно на один драйвер. И все прекрасно работает.

В чём отличия драйвера и трансформатора?

И трансформатор, и драйвер являются блоками питания какой-либо электроники. Даже иногда внешне они очень похожи.

Но отличия между ними есть и очень серьёзные. Чтобы их понять, нужно определиться, что обычно подразумевается под этими терминами.

Что такое трансформатор?

Классический – это электромагнитная катушка как минимум с двумя обмотками с разным количеством витков в каждой.

Подавая переменное напряжение на одну из обмоток, с другой можно снимать переменное напряжение, как меньшего, так и большего значения, в зависимости от соотношения количеств витков в обмотках.

Все прочие электронные приборы, питающие какую-либо технику, технически не являются трансформаторами, либо являются ими только в какой-то своей части.

Светодиодный трансформатор на 50 ватт

Но, тем не менее, трансформатор – общепринятое название источника питания, под которым обычно понимается источник постоянного по значению напряжения, тип тока которого может быть как переменным, так и постоянным.

Именно в таком понимании мы используем термин трансформатор.

Что такое драйвер?

Термин применяется к блокам питания, которые обеспечивают постоянный по значению ток в некотором диапазоне выходных напряжений.

Драйвер поддерживает в цепи постоянный по значению ток при изменении сопротивления подключённой нагрузки. Достигается это изменением выходного напряжения.

Для чего это нужно? Светодиоды нужно питать постоянным по типу и постоянным по значению током. Превышение номинального тока светодиода очень пагубно сказывается на его сроке эксплуатации – он быстро тускнеет, теряет яркость, перегревается и может перегореть.

Казалось бы, в чём проблема подсоединить светодиод к трансформатору постоянного тока? Подсоединяем же мы лампу накаливания – получаем и постоянный ток, и постоянное напряжение.

Можно, но не нужно! Дело в том, что сопротивление лампы накаливания практически не меняется, поэтому через неё и течёт постоянный по значению ток. Совсем другое дело светодиод – его сопротивление сильно «плавает» в зависимости от температуры. Поэтому, подключив его к трансформатору, мы получим на нём постоянное напряжение, но значение тока будет меняться и может превысить номинальный максимум. А от этого сильно страдает срок службы светодиодов.

Для решения этой проблемы и предназначены драйверы. Они меняют напряжение, поддерживая одно и то же значение тока, а светодиоды в этой ситуации чувствуют себя очень комфортно.

Светодиодный драйвер на 50 ватт

Применительно к светодиодным прожекторам термин драйвер идентичен термину блок питания – под ними всегда подразумевается одно и тоже.

Везде ли, где есть светодиоды, стоят драйверы?

Нет, не везде. Например, светодиодные ленты и почти все светодиодные лампы G4 лишены драйверов. При этом и те и другие подключаются к трансформаторам (ленты 220 вольт – к выпрямителям, но в данном контексте это одно и тоже). Также, например, различные светодиоды подсветки во всей технике подключаются явно не к драйверам.

Но во всех перечисленных случаях светодиоды специально запитываются пониженным током, чтобы избежать перегрева. Т.е. в этих случаях светодиоды светят не в полную яркость, меньше греются и, дополнительно, не получают превышения предельных значений тока при подключении к трансформатору.

Но если мы хотим получить максимальную отдачу, максимальную яркость, как, например, в прожекторе, то неизбежно нужен драйвер для стабилизации тока и хороший теплоотвод в виде радиатора.

Можно ли использовать трансформатор вместо драйвера?

Например, наши светодиодные матрицы для прожекторов в штатном режиме работают примерно на 33 вольтах. Можно ли их подключить к трансформатору постоянного тока напряжением 33 вольта?

Можно, они будут работать. Но их процесс выгорания (потери яркости) будет сильно ускорен. Поэтому

В последнее время на рынке появилось очень много дешевых светодиодных прожекторов, у которых в качестве одного из достоинств указано, что они «бездрайверные». Якобы это повышает надежность, т.к. электроники существенно меньше. Но об обратной стороне, указанной выше, продавцы подобных изделий всегда умалчивают.