Стабилизатор тока для светодиодов своими руками

Большое разнообразие электроники на современном рынке способствует формированию высоких требований к электропитанию. Существует огромное количество готовых модулей и электронных компонентов. Для светодиодов часто применяются специальные стабилизаторы. Данная технология используется практически в каждом современном светодиодном прожекторе, светильнике или лампе.

Среди пользователей, которые хотят сделать стабилизатор тока для светодиодов своими руками, наибольшей популярностью пользуется микросхема LM317 (включая ее аналоги), относящаяся к подклассу линейных стабилизаторов.

Такие устройства подразделяются на несколько видов:

Линейный стабилизатор тока для светодиодов, входное напряжение которого не превышает 40 В при токе 10 А.
Импульсные устройства, которые отличаются низким входным напряжением (например, импульсный ШИМ-контроллер);
Импульсный стабилизатор тока, для которого характерно высокое входное напряжение.

Выбор наиболее подходящего стабилизатора зависит от КПД и системы охлаждения устройства.

Повышающий и понижающий стабилизаторы

Повышающий стабилизатор преобразует низкое входное напряжение в более высокое на выходе. Этот вариант применяется для светодиодов с блоком питания на малое количество вольт (к примеру, в автомобиле может потребоваться повысить 12 вольт для светодиодов до 19 В или 45 В). Понижающие стабилизаторы, наоборот, снижают высокое напряжение до нужного уровня. Все модули подразделяются на универсальные и специализированные. Универсальные обычно оборудуются двумя переменными сопротивлениями — для получения нужных параметров тока и напряжения на выходе. У специализированных устройств значения на выходе чаще всего фиксированы.

В качестве стабилизатора для светодиодов используется специальный стабилизатор тока, схемы которого можно в большом количестве найти в интернете. Популярной моделью здесь является Lm2596. Светодиоды часто подключаются к автомобильной сети или аккумулятору через резистор. При этом напряжение может колебаться импульсами до 30 вольт, из-за чего низкокачественные светодиоды могут выходить из строя (мигающие ходовые огни с частично неработающими светодиодами). Стабилизация тока в данном случае может осуществляться с помощью миниатюрного преобразователя.

Конструкция и принцип работы

Стабилизатор обеспечивает постоянство тока при его отклонении Стабилизатор обеспечивает постоянство показателей рабочего тока LED-диодов при его отклонении от нормы. Он предотвращает перегрев и выгорание светодиодов, поддерживает постоянство потока при перепадах напряжения или разрядке АКБ.

Простейшее устройство состоит из трансформатора, выпрямительного моста, соединенного с резисторами и конденсаторами. Действие стабилизатора основывается на следующих принципах:

подача тока на трансформатор и изменение его предельной частоты до частоты электросети – 50 Гц;
регулировка напряжения на повышение и понижение с последующим выравниванием частоты до 30 Гц.

В процессе преобразования также задействуются выпрямители высоковольтного типа. Они определяют полярность. Стабилизация электрического тока осуществляется при помощи конденсаторов. Для снижения помех применяются резисторы.

Простой преобразователь тока

Сборка миниатюрного преобразователя тока своими руками считается довольно простой. Такие стабилизаторы напряжения обычно изготавливаются в режиме для стабилизации тока. При этом не следует путать максимальное напряжение для всего блока и максимальную нагрузку на ШИМ-контроллер. На блок может быть установлена система низковольтных конденсаторов на 20 В, а импульсная микросхема может иметь вход до 35 В. Наиболее простой светодиодный стабилизатор тока, выполненный своими руками, — это вариант LM317. Потребуется только рассчитать резистор для светодиода с помощью онлайн калькулятора.

Для LM317 можно использовать подручное питание (к примеру, блок питания на 19 В от ноутбука, на 24 В или 32 В от принтера либо на 9 или на 12 вольт от бытовой электроники). К преимуществам такого преобразователя относят его низкую цену, минимальное количество деталей, высокую надежность, а также наличие в магазинах. Более сложную схему стабилизатора тока собирать своими руками не рационально. Поэтому если вы не являетесь опытным радиолюбителем, то импульсный стабилизатор тока намного проще и быстрее будет купить в готовом виде. При необходимости его можно доработать до требуемых параметров.

Обратите внимание! Модули не обладают защитой от подачи высокого напряжения, способного вывести устройство из строя. Поэтому доработку модуля нужно выполнять максимально внимательно.

Чтобы выполнить сборку LM317, никаких особых знаний и навыков по электронике не потребуется (в схемах число внешних элементов минимально). Стоит такой простой стабилизатор тока очень дешево, при этом его возможности многократно проверены на практике.

Единственный недостаток заключается в том, что LM317 может потребовать дополнительного охлаждения. Также стоит опасаться китайских микросхем LM317 с более низкими параметрами. Стоимость в любом случае более чем доступна, при этом в цену включена доставка. Китайские производители выполняют довольно трудоемкую работу при цене изделия в 30-50 рублей за штуку. Ненужные запчасти можно распродать на Авито или форумах в интернете.

Сборка простого стабилизатора своими руками

Светодиод представляет собой полупроводниковый прибор, для работы которого необходим ток. Включение светодиодов через стабилизатор считается наиболее правильным. Продолжительность функционирования светодиода без потери яркости зависит от его режима работы. Главное достоинство простейших стабилизаторов (драйверов), таких как микросхема-стабилизатор LM317, — их довольно трудно спалить. Схема подключения LM317 требует всего двух деталей: самой микросхемы, включаемой в режим стабилизации, и резистора.

Потребуется купить переменный резистор сопротивлением в 0.5 кОм (имеет три вывода и ручку регулировки). Заказать его можно через интернет или купить в «Радиолюбителе».
Провода припаиваются к среднему выводу, а также к одному из крайних.
С помощью мультиметра, включенного в режиме измерения сопротивления, замеряется сопротивление резистора. Нужно добиться максимального показания в 500 Ом (чтобы светодиод не перегорел при низком сопротивлении резистора). О том, как проверить мультиметром сам светодиод, написано здесь.
После внимательной проверки правильности соединений перед подключением, собирается цепь.

Максимальная мощность LM317 — 1.5 Ампер. Если вы хотите увеличить ток, то в схему можно добавить полевой или обычный транзистор. В результате, для устройства на транзисторе на выходе можно добиться подачи 10 А (задается низкоомным сопротивлением). Для этих целей можно использовать транзистор КТ825 или установить аналог с лучшими техническими характеристиками и системой охлаждения.

В любом случае, ассортимент продаваемых модулей и блоков достаточно широкий, поэтому устройство с нужными параметрами можно собрать за минимальное время. КПД зависит от разницы напряжения входа и выхода, а также от режима работы.

Устройства средней сложности

Среднюю сложность изготовления имеют драйверы для светодиодов на 220В. Много времени может занять их настройка, требующая опыта по наладке. Такой драйвер извлечь можно из светодиодных ламп, прожекторов и светильников с неисправной светодиодной цепью. Большинство драйверов также возможно доработать, узнав модель ШИМ-контроллера преобразователя. Параметры на выходе обычно задаются одним или несколькими резисторами. В datasheet указывается уровень сопротивления, необходимый для получения нужного тока. Если установить регулируемый резистор, то на выходе количество Ампер будет настраиваемым (но без превышения указанной номинальной мощности).

Высокой популярностью на Китайских сайтах в 2016 году пользовался универсальный модуль XL4015. По своим характеристикам он подходит для подключения светодиодов с высокой мощностью (до 100 Ватт). Стандартный вариант корпуса данного модуля припаян к плате, выполняющей функции радиатора. Чтобы улучшить охлаждение XL4015, схема стабилизатора тока должна быть доработана с установкой радиатора на корпус устройства.

Многие пользователи просто ставят радиатор сверху, однако эффективность такой установки довольно низкая. Систему охлаждения лучше всего располагать внизу платы, напротив пайки микросхемы. Для оптимального качества ее можно отпаять и установить на полноценный радиатор, используя термопасту. Провода при этом потребуется удлинить. Дополнительное охлаждение можно установить и для диодов, что значительно повысит эффективность работы всей схемы.

Среди драйверов наиболее универсальным считается регулируемый драйвер. В цепи в данном случае устанавливается переменный резистор, который задает количество ампер на выходе. Эти характеристики обычно указываются в следующих документах:

в спецификации на микросхему;
в datasheet;
в типовой схеме включения.

Без добавочного охлаждения микросхемы такие устройства выдерживают 1-3 А (в соответствии с моделью ШИМ-контроллера). Слабое место таких драйверов — нагрев диода и дросселя. Выше 3 А потребуется охлаждение мощного диода и ШИМ-контроллера. Дроссель при этом заменяют более подходящим либо перематывают толстым проводом.

В чем проблема?

Обычно светодиодные лампы берутся в габаритные огни наших с вами автомобилей, реже в подсветку или панель приборов. И вроде срок службы у них должен быть в разы больше ламп накаливая, однако получается все совсем наоборот. Дешевые варианты через пару месяцев начинают моргать, а через 3-4 могут вообще перегореть (наверное, все такое наблюдали на дорогах города, когда в «противотуманках» или габаритах, просто светомузыка).

Так почему такое происходит? Все банально и просто автомобильные варианты нормально работают при 12В и даже небольшой перепад в большую сторону начинает изнашивать их (как я писал выше идет разогрев и быстрая деградация).

А если вспомнит бортовую сеть автомобиля, то там практически никогда нет ровно 12В, даже если двигатель не запущен исправный аккумулятор дает 12,7В (это его нормальное напряжение). А вот после того как машина запускается генератор дает в бортовую сеть 13,8 – 14,2В (а в некоторых современных авто, где электроники навалом, может доходить до 14,5В).

Вот вам и ответ при таких ВОЛЬТАХ светодиод в любом случае долго работать не будет, как показывает практика максимум полгода и все

Конечно есть нормальные ДОРОГИЕ фирмы, которые выпускают качественные варианты, например PHILIPS, OSRAM и т.д. НО стоимость ламп, скажем в габариты, может доходить до 1500 рублей за пару, не дешево! Зато гореть будут долго.

Где заказать детали?

Для поиска качественных и одновременно доступных по цене модулей можно воспользоваться сайтом Aliexpress. Стоимость при этом будет в 2-3 раза дешевле по сравнению с другими магазинами. Поэтому для тестирования лучше заказать сразу 2-3 штуки (например, на 12 вольт) по минимальной цене. На сайте возможно найти любой стабилизатор тока в свободной продаже, включая узкоспециализированный. При наличии соответствующего опыта, всего за 10000 рублей можно изготовить спектрометр стоимостью в 100000 рублей. Разница в 90% — это, как правило, накрутка за бренд (плюс несколько переработанный китайский софт).

Лидерские позиции по ассортименту преобразователей тока, блоков питания и драйверов заняли китайские интернет-магазины. Заказы приходят в 98% случаев. Цены за DC-DC преобразователь начинаются от 35 рублей. Более дорогие версии могут отличаться наличием двух-трех подстроечных резисторов, вместо одного. Заказ лучше оформлять заранее.

Так что делают стабилизаторы, зачем нужны?

Как вы наверное уже догадались, они просто стабилизируют напряжение и не дают ему превышать выставленный вами порог. Сейчас есть два варианта:

Не регулируемый, который просто стабилизирует на 12В
С регулировкой, здесь вы можете вручную выставить нужное напряжение от 0,8 до 20В

Таким образом мы просто ставим верхний порог до 12, а я вам советую до 11,8В и светодиоды будут защищены от перепадов в бортовой сети. Срок службы увеличивается в разы (потому как нет преждевременной «деградации») то есть износ идет минимальный.

Конечно, сейчас есть много различных методов ограничение своими руками, многие ставят резисторы и прочее в разрыв, но зачастую работает это не так эффективно, да и «колхоз-колхозный» это!

Опять же для людей, которые не дружат с электроникой и паяльником, покупные стабилизаторы будут просты и понятны.

Количество фаз

Стабилизаторы напряжения бывают однофазные, либо трёхфазные. Первые устанавливаются в помещениях, оборудованных однофазной сетью, вторые — при подключении дома к электрической сети с напряжением 380 В. Однофазное устройство подойдёт и для трёхфазной сети, если соблюдать условие установки отдельного устройства на каждую фазу.

Выбирая стабилизатор отдельно для люстры, можно остановиться на однофазном. В таком случае достаточно знать схему подсоединения в сеть и показатели мощностей: пиковой и номинальной (данные имеются в паспорте прибора).

Мой опыт

У моего друга есть ВАЗ ПРИОРА, и он любитель засунуть LED лампы в габариты, фары подсветку и т.д. Без таких стабилизирующих элементов они реально долго не ходили (пару-тройку месяцев и все). Сейчас же один комплект дешевых вариантов ходит уже третий год, и все благодаря стабилизации!

Есть и минусы такие элементы ставятся в разрыв провода, который идет до источника, там даже указаны «IN» и «OUT» куда нужно подключать провод и откуда выводить. Стоимость за 5 штук примерно 160 рублей, то есть каждый примерно около 30. Друг выставил 11,8В подключил к платам провода и залил их клеевым пистолетом, теперь влага им не страшна.

Лично я сам купил такие платы и экспериментировал с ними, у меня есть блок питания который выдает от 15 до 24В. От него я запитал два провода и подвел на модуль, а уже с него на светодиод, выставил около 11,9. И знаете, как бы я не переключал в блоке питания напряжение, за платой оно стабильно держалось 11,9В без каких либо скачков (весь эксперимент будет на видео).

Так что вывод можно купить стабилизаторы (около 30р за штуку), сами лампочки (около 50р за штуку) и в ИТОГЕ получаете за 80 – 100р вариант, который будет работать ну очень долго (3 года точно).

Сейчас видео версия смотрим

Вот такой материал, думаю он вам был полезен, подписывайтесь на сайт и канал будет еще много интересных видео. Искренне ваш АВТОБЛОГГЕР.