Qual é a diferença entre uma fonte de alimentação e um driver para LEDs: teoria e prática, tudo que você precisa saber

Nota do autor: “A rede possui uma quantidade bastante grande de informações sobre a potência dos produtos de LED, mas quando eu estava preparando o material para este artigo, encontrei muitas informações absurdas nos sites, a partir dos principais resultados dos mecanismos de pesquisa. Nesse caso, existe uma ausência completa ou uma percepção incorreta das informações e conceitos teóricos básicos. ”

Os LEDs são a mais eficiente de todas as fontes de luz comuns até o momento. Os problemas também estão por trás da eficiência, por exemplo, o alto requisito para a estabilidade da corrente que os alimenta e a baixa tolerância a condições operacionais térmicas complexas (a temperaturas elevadas). Daí a tarefa de resolver esses problemas. Vamos ver como os conceitos de fonte de alimentação e driver diferem. Para começar, vamos nos aprofundar na teoria.

Fonte de corrente e fonte de tensão

Fonte de alimentação é o nome genérico de uma parte de um dispositivo eletrônico ou outro equipamento elétrico que fornece e regula a eletricidade para alimentar esse equipamento. Pode ser localizado dentro e fora do dispositivo, em um caso separado.

Driver - o nome genérico de uma fonte, comutador ou regulador de energia especializado para equipamentos elétricos específicos.

Existem dois tipos principais de fontes de energia:

• Fonte de tensão.

• Fonte atual.

Vamos olhar para as diferenças deles.

Fonte de tensão - é uma fonte de energia cuja tensão na saída não muda quando a corrente de saída muda.

Para uma fonte de tensão ideal, a resistência interna é zero e a corrente de saída pode ser infinitamente grande. Na realidade, a situação é diferente.

Qualquer fonte de tensão tem uma resistência interna. Nesse sentido, a tensão pode se desviar um pouco da tensão nominal quando uma carga poderosa é conectada (poderosa - baixa resistência, corrente de alto consumo) e a corrente de saída é determinada pelo seu dispositivo interno.

Para uma fonte de tensão real, o modo de operação de emergência é o modo de curto-circuito. Nesse modo, a corrente aumenta acentuadamente, sendo limitada apenas pela resistência interna da fonte de energia. Se a fonte de alimentação não tiver proteção contra curto-circuito, ela falhará

Fonte atual - esta é uma fonte de energia cuja corrente permanece definida, independentemente da resistência da carga conectada.

Como o objetivo da fonte atual é manter um determinado nível atual. O modo de operação de emergência para ele é o modo inativo.

Se você explicar o motivo em palavras simples, a situação é a seguinte: digamos que você conectou uma carga de 1 ohm com uma resistência de 1 Ohm à fonte de corrente, a tensão na saída será ajustada para 1 Volt. Uma potência de 1 W se destaca.

Se você aumentar a resistência da carga, digamos, até 10 Ohms, a corrente será 1A e a tensão já será ajustada em 10V. Assim, 10W de energia serão alocados. E vice-versa, se você reduzir a resistência a 0,1 Ohm, a corrente ainda será 1A e a tensão se tornará 0,1V.

Ocioso é a condição em que nada está conectado aos terminais da fonte de energia. Então podemos dizer que em marcha lenta a resistência da carga é muito grande (infinita). A tensão aumentará até que uma corrente de 1A flua. Na prática, para um exemplo de tal situação, você pode trazer a bobina de ignição de um carro.

A tensão nos eletrodos da vela de ignição, quando o circuito de alimentação do enrolamento primário da bobina é aberto, aumenta até que seu valor atinja a tensão de ruptura do intervalo de ignição,após o que uma corrente flui através da faísca e a energia acumulada na bobina é dissipada.

Uma condição de curto-circuito para uma fonte de corrente não é uma operação de emergência. No caso de um curto-circuito, a resistência de carga da fonte de alimentação tende a zero, ou seja, é infinitamente pequeno. Então a tensão na saída da fonte de corrente será apropriada para o fluxo de uma determinada corrente, e a potência alocada será insignificante.

Vamos seguir praticando

Se falamos sobre nomenclatura moderna ou nomes dados a fontes de energia por profissionais de marketing e não por engenheiros, então fonte de alimentação comumente chamado de fonte de tensão.

Estes incluem:

• Carregador para um telefone celular (neles, a conversão de valores na corrente e tensão de carregamento necessárias é realizada por conversores instalados na placa do dispositivo de carregamento).

• A fonte de alimentação do laptop.

• Fonte de alimentação para faixa de LED.

Um driver é uma fonte atual. Seu principal uso na vida cotidiana é a nutrição de indivíduos LEDs e matrizes de LED ambos são de alta potência comum de 0,5 watts.

Poder do diodo emissor de luz

No início do artigo, foi mencionado que o LED possui requisitos de energia muito altos. O fato é que o LED é alimentado por corrente. Isto é devido a característica de tensão de corrente de todos os diodos semicondutores. Dê uma olhada nela.

Na figura I-V características de diodos de cores diferentes:

Esse formato do ramo (próximo a uma parábola) é devido às características dos semicondutores e impurezas que são introduzidos neles, bem como às características da junção pn. A corrente, quando a tensão aplicada ao diodo é quase menor que o limite, não aumenta, ou melhor, seu crescimento é desprezível. Quando a tensão nos terminais do diodo atinge um nível limite, a corrente começa a subir acentuadamente através do diodo.

Se a corrente através do resistor cresce linearmente e depende de sua resistência e da tensão aplicada, o aumento da corrente através do diodo não obedece a esta lei. E com um aumento de tensão em 1%, a corrente pode aumentar em 100% ou mais.

Além disso, nos metais, a resistência aumenta com o aumento da temperatura e nos semicondutores, pelo contrário, a resistência diminui e a corrente começa a crescer.

Para descobrir as razões disso, é necessário aprofundar o curso "Fundamentos físicos da eletrônica" e descobrir os tipos de portadores de carga, a diferença de banda e outras coisas interessantes, mas não faremos isso, examinamos brevemente essas questões em um artigo sobre transistores bipolares.

Nas especificações técnicas, a tensão limite é indicada como a queda de tensão na polarização direta, para LEDs brancos, geralmente cerca de 3 volts.

À primeira vista, pode parecer que o suficiente no estágio de design e produção da lâmpada seja suficiente resistores limitadores de corrente e defina uma tensão estável na saída da fonte de alimentação e tudo ficará bem. Eles fazem isso em tiras de LED, mas são alimentados por fontes de energia estabilizadas, e a potência dos LEDs usados ​​nas tiras é geralmente * pequena, décimos ou centésimos de watt.

* (se não estivermos falando de fitas e tiras com 5730 LEDs, para obter mais informações sobre os tipos de LEDs SMD, consulte o artigo - Tipos, características e rotulagem de LEDs SMD)

LEDs poderosos, recomendados para serem alimentados por drivers, são aquecidos com bastante força. Por exemplo, um LED de 1W é aquecido a uma temperatura acima de 50 graus em alguns 5-15 segundos de operação sem um radiador.

Se esse LED for alimentado por um driver com uma corrente de saída estável, quando o LED for aquecido, a corrente através dele não aumentará, mas permanecerá inalterada, e a tensão em seus terminais diminuirá ligeiramente para isso.

E se da fonte de alimentação (fonte de tensão), após o aquecimento, a corrente aumentará, a partir da qual o aquecimento será ainda mais forte.

Há outro fator - as características de todos os LEDs (assim como de outros elementos) são sempre diferentes.

Escolha do motorista: características, conexão

Para a seleção correta do driver, você precisa se familiarizar com suas características técnicas, as principais são:

• Corrente de saída nominal;

• Potência máxima;

• Potência mínima. Nem sempre indicado. O fato é que alguns drivers não serão iniciados se uma carga menor que uma certa potência estiver conectada a eles.

Muitas vezes, nas lojas, em vez de no poder, eles indicam:

• Corrente de saída nominal;

• A faixa de tensões de saída na forma de (mín.) V ... (máx.) V, por exemplo, 3-15V.

• O número de LEDs conectados, dependendo da faixa de tensão, é escrito como (min) ... (max), por exemplo, 1-3 LEDs.

Como a corrente através de todos os elementos é a mesma quando conectada em série, os LEDs são conectados em série ao driver.

Paralelamente, é indesejável (bastante impossível) conectar os LEDs ao driver, porque a tensão cai nos LEDs pode variar um pouco e um será sobrecarregado, e o segundo, pelo contrário, funcionará em um modo nominal mais baixo.

Não é recomendável conectar mais LEDs do que o determinado pelo design do driver. O fato é que qualquer fonte de energia possui uma certa potência máxima permitida, que não pode ser excedida. E com cada LED conectado a uma fonte de corrente estabilizada, a tensão em suas saídas aumentará em cerca de 3V (se o LED estiver branco) e a energia será igual, como sempre, a corrente em tensão.

Com base nisso, tiramos conclusões para comprar o driver certo para os LEDs, é necessário determinar a corrente que os LEDs consomem e a tensão que cai sobre eles e selecionar o driver de acordo com os parâmetros.

Por exemplo, esse driver suporta a conexão de até 12 LEDs de alta potência por 1W, com uma corrente de consumo de 0,4A.

Este produz uma corrente de 1,5A e uma voltagem de 20 a 39V, o que significa que você pode conectar a ele, por exemplo, um LED de 1,5A, 32-36V e uma potência de 50W.

Conclusão

Um driver é um dos tipos de fonte de alimentação projetados para fornecer aos LEDs uma determinada corrente. Em princípio, não importa como essa fonte de energia é chamada. As fontes de alimentação são chamadas fontes de alimentação para tiras de LED de 12 ou 24 Volts; elas podem produzir qualquer corrente abaixo do máximo. Conhecendo os nomes corretos, é improvável que você cometa um erro ao comprar mercadorias nas lojas e não precisará alterá-lo.