¿Cuál es la diferencia entre una fuente de alimentación y un controlador para LED: teoría y práctica, todo lo que necesita saber

Nota del autor: “La red tiene una cantidad bastante grande de información sobre el poder de los productos LED, pero cuando estaba preparando el material para este artículo, encontré mucha información absurda en sitios desde la parte superior de los resultados de los motores de búsqueda. En este caso, hay una ausencia completa o una percepción incorrecta de información teórica básica y conceptos ".

Los LED son la más eficiente de todas las fuentes de luz comunes hasta la fecha. Los problemas también se encuentran detrás de la eficiencia, por ejemplo, el alto requisito para la estabilidad de la corriente que los alimenta, la poca tolerancia a las complejas condiciones térmicas de funcionamiento (a temperaturas elevadas). De ahí la tarea de resolver estos problemas. Veamos cómo difieren los conceptos de fuente de alimentación y controlador. Para empezar, profundicemos en la teoría.

Fuente de corriente y fuente de voltaje

Fuente de alimentación es el nombre genérico de una parte de un dispositivo electrónico u otro equipo eléctrico que suministra y regula la electricidad para alimentar este equipo. Se puede ubicar tanto dentro del dispositivo como afuera, en un estuche separado.

Conductor - el nombre genérico de una fuente especializada, interruptor o regulador de potencia para equipos eléctricos específicos.

Hay dos tipos principales de fuentes de energía:

• Fuente de voltaje.

• Fuente actual.

Veamos sus diferencias.

Fuente de voltaje - esta es una fuente de energía y el voltaje en la salida de la cual no cambia cuando cambia la corriente de salida.

Para una fuente de voltaje ideal, la resistencia interna es cero y la corriente de salida puede ser infinitamente grande. En realidad, la situación es diferente.

Cualquier fuente de voltaje tiene una resistencia interna. A este respecto, el voltaje puede diferir algo del voltaje nominal cuando se conecta una carga potente (potente - baja resistencia, corriente de alto consumo), y la corriente de salida está determinada por su dispositivo interno.

Para una fuente de voltaje real, el modo de operación de emergencia es el modo de cortocircuito. En este modo, la corriente aumenta bruscamente, solo está limitada por la resistencia interna de la fuente de energía. Si la fuente de alimentación no tiene protección contra cortocircuitos, fallará

Fuente actual - esta es una fuente de energía cuya corriente permanece establecida independientemente de la resistencia de la carga conectada.

Dado que el propósito de la fuente actual es mantener un nivel actual dado. El modo de operación de emergencia es inactivo.

Si explica la razón en palabras simples, la situación es la siguiente: supongamos que conectó una carga de 1 ohmio con una resistencia de 1 ohmio a la fuente de corriente, entonces el voltaje en su salida se establecerá en 1 voltio. Se destacará una potencia de 1 W.

Si aumenta la resistencia de la carga, por ejemplo, hasta 10 ohmios, la corriente será de 1A y el voltaje ya estará establecido en 10V. Entonces, se asignarán 10W de potencia. Y viceversa, si reduce la resistencia a 0.1 Ohm, la corriente seguirá siendo 1A y el voltaje se convertirá en 0.1V.

El ralentí es la condición cuando nada está conectado a los terminales de la fuente de alimentación. Entonces podemos decir que en inactivo la resistencia de carga es muy grande (infinita). El voltaje aumentará hasta que fluya una corriente de 1A. En la práctica, para un ejemplo de tal situación, puede traer la bobina de encendido de un automóvil.

El voltaje en los electrodos de la bujía, cuando se abre el circuito de suministro de energía del devanado primario de la bobina, aumenta hasta que su valor alcanza el voltaje de ruptura del entrehierro,después de lo cual una corriente fluye a través de la chispa y la energía acumulada en la bobina se disipa.

Una condición de cortocircuito para una fuente de corriente no es una operación de emergencia. En caso de cortocircuito, la resistencia de carga de la fuente de alimentación tiende a cero, es decir. Es infinitamente pequeño. Entonces, el voltaje en la salida de la fuente de corriente será apropiado para el flujo de una corriente dada, y la potencia asignada es despreciable.

Pasemos a practicar

Si hablamos de la nomenclatura moderna o los nombres que los especialistas en marketing dan en mayor medida a las fuentes de energía, en lugar de los ingenieros, entonces fuente de alimentación comúnmente llamado una fuente de voltaje.

Estos incluyen:

• Cargador para un teléfono móvil (en ellos, la conversión de valores a la corriente y voltaje de carga requeridos se realiza mediante convertidores instalados en la placa del dispositivo de carga).

• La unidad de fuente de alimentación para la computadora portátil.

• Fuente de alimentación para tira de LED.

Un controlador es una fuente actual. Su uso principal en la vida cotidiana es la nutrición del individuo. LED y matrices de LED Ambos son de alta potencia ordinaria de 0,5 vatios.

LED de potencia

Al comienzo del artículo, se mencionó que el LED tiene requisitos de energía muy altos. El hecho es que el LED funciona con corriente. Esto se debe a característica de corriente-voltaje de todos los diodos semiconductores. Mírala a ella.

En la imagen I-V características de diodos de diferentes colores:

Esta forma de la rama (cerca de una parábola) se debe a las características de los semiconductores y las impurezas que se introducen en ellos, así como a las características de la unión pn. La corriente, cuando el voltaje aplicado al diodo es casi menor que el umbral, no aumenta, o más bien, su crecimiento es insignificante. Cuando el voltaje en los terminales del diodo alcanza un nivel umbral, la corriente comienza a aumentar bruscamente a través del diodo.

Si la corriente a través de la resistencia crece linealmente y depende de su resistencia y del voltaje aplicado, entonces el aumento de corriente a través del diodo no obedece esta ley. Y con un aumento de voltaje en 1%, la corriente puede aumentar en 100% o más.

Además, en los metales, la resistencia aumenta con el aumento de la temperatura, y en los semiconductores, por el contrario, la resistencia disminuye y la corriente comienza a crecer.

Para averiguar las razones de esto, debe profundizar en el curso "Fundamentos físicos de la electrónica" y conocer los tipos de portadores de carga, la brecha de banda y otras cosas interesantes, pero no haremos esto, examinamos brevemente estos temas en un artículo sobre transistores bipolares.

En las especificaciones técnicas, el voltaje de umbral se indica como la caída de voltaje en polarización directa, para LED blancos, generalmente alrededor de 3 voltios.

A primera vista, puede parecer suficiente en la etapa de diseño y producción de la lámpara. resistencias limitantes de corriente y establezca un voltaje estable en la salida de la fuente de alimentación y todo estará bien. Lo hacen en tiras de LED, pero se alimentan de fuentes de energía estabilizadas, y la potencia de los LED utilizados en las tiras es a menudo * pequeña, décimas o centésimas de vatio.

* (si no estamos hablando de cintas y tiras con LED 5730, para obtener más información sobre los tipos de LED SMD, consulte el artículo: Tipos, características y etiquetado de LED SMD)

Los potentes LED, que se recomienda que sean alimentados por controladores, se calientan bastante. Por ejemplo, un LED de 1 W se calienta a una temperatura superior a 50 grados en unos 5-15 segundos de funcionamiento sin radiador.

Si dicho LED es alimentado por un controlador con una corriente de salida estable, entonces cuando el LED se calienta, la corriente a través de él no aumentará, pero permanecerá sin cambios, y el voltaje en sus terminales disminuirá ligeramente para esto.

Y si desde la unidad de fuente de alimentación (fuente de voltaje), después de calentar, la corriente aumentará, de lo que el calentamiento será aún más fuerte.

Hay otro factor: las características de todos los LED (así como de otros elementos) son siempre diferentes.

Elección del conductor: características, conexión.

Para la selección correcta del controlador, debe familiarizarse con sus características técnicas, las principales son:

• Corriente de salida nominal;

• Potencia máxima;

• Potencia minima. No siempre indicado. El hecho es que algunos controladores no se iniciarán si se les conecta una carga inferior a una potencia determinada.

A menudo en las tiendas, en lugar de energía, indican:

• Corriente de salida nominal;

• El rango de voltajes de salida en forma de (mín.) V ... (máx.) V, por ejemplo 3-15V.

• El número de LED conectados, dependiendo del rango de voltaje, se escribe como (min) ... (max), por ejemplo 1-3 LEDs.

Dado que la corriente a través de todos los elementos es la misma cuando se conecta en serie, por lo tanto, los LED se conectan en serie al controlador.

Al mismo tiempo, es indeseable (más bien imposible) conectar los LED al controlador, porque las caídas de voltaje en los LED pueden variar ligeramente y uno se sobrecargará, y el segundo, por el contrario, funcionará en un modo nominal más bajo.

No se recomienda conectar más LED que los determinados por el diseño del controlador. El hecho es que cualquier fuente de energía tiene una cierta potencia máxima permitida, que no se puede exceder. Y con cada LED conectado a una fuente de corriente estabilizada, el voltaje en sus salidas aumentará aproximadamente 3V (si el LED es blanco), y la potencia será igual, como de costumbre, a la corriente al voltaje.

En base a esto, concluimos que para comprar el controlador adecuado para los LED, debe determinar la corriente que consumen los LED y el voltaje que cae sobre ellos, y seleccionar el controlador de acuerdo con los parámetros.

Por ejemplo, este controlador admite la conexión de hasta 12 LED de alta potencia por 1 W, con una corriente de consumo de 0.4A.

Este produce una corriente de 1.5A y un voltaje de 20 a 39V, lo que significa que puede conectarse a él, por ejemplo, un LED de 1.5A, 32-36V con una potencia de 50W.

Conclusión

Un controlador es uno de los tipos de fuente de alimentación diseñados para proporcionar LED con una corriente dada. En principio, no importa cómo se llame esta fuente de energía. Las fuentes de alimentación se denominan fuentes de alimentación para tiras de LED de 12 o 24 voltios, pueden producir cualquier corriente por debajo del máximo. Al conocer los nombres correctos, es poco probable que cometa un error al comprar productos en las tiendas, y no tendrá que cambiarlo.