Этот тектс я написал давно, но судя по количеству вопросов он не теряет актуальности и по сей день. Это не просто перепост, текст изменен, дополнен и обновлен. лядишь, кому-то да и пригодится. От нас не убудет, а кому полезно будет!
Обычная ошибка только познающих себя в пересвете всего и всея на светодиоды - ставят стабилизатор тока там, где нужен стабилизатор напряжения и наоборот. Постараюсь объяснить на пальцах, не углубляясь в дебри терминов и формул.
Светодиоды везде, и целиком здания подсвечивают давно. А вот как?
Разберемся с названиями? С ними - самое сложное.
СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ
Исходя из названия — стабилизирует напряжение.
Если написано, что стабилизатор 12В и 3А, то значит стабилизирует именно на напряжение 12В! А вот 3А — это максимальный ток, который может отдать стабилизатор. Максимальный! А не «всегда отдает 3 ампера». То есть от может отдавать и 3 миллиампера, и 1 ампер, и два… Сколько ваша схема кушает, столько и отдает. Но не больше трех.
Собственно это главное.
Это - древний стабилизатор, к нему подключали телевизоры. И он - стабилизатор напряжения. Переменного, но тем не менее! Стабилизирует только напряжение!!!
Линейные стабилизаторы напряжения (те же КРЕН или LM7805/LM7809/LM7812 и тп)
Это - любимый всеми LM78xx. Любимый за дешивизну и работоспособность в определенных условиях. Самый распространенный вид. Они не могут работать на напряжении ниже, чем указанное у него на брюхе. То есть если LM7812 стабилизирует напряжение на 12ти вольтах, то на вход ему подать нужно как минимум примерно на полтора вольта больше. Если будет меньше, то значит и на выходе стабилизатора будет меньше 12ти вольт. Не может он взять недостающие вольты из ниоткуда. Потому и плохая это идея — стабилизировать напряжение например в авто 12-вольтовыми КРЕНками. Как только на входе меньше 13.5 вольт, она начинает и на выходе давать меньше 12ти.
Еще один минус линейных стабилизаторов — сильный нагрев мощной нагрузке. Даже скорее когда напряжение, подаваемое на него и снимаемое с его входа очень сильно различается, а нагрузка велика. Деревенским языком для линейного стабилизатора на 12 вольт — все что выше тех же 12ти вольт, то превращается в тепло. И чем выше входное напряжение, тем больше тепла. Вплоть до температуры жарки яичницы. Чуть перегрузили — получили отличный утюг.
Импульсные стабилизаторы напряжения — гораздо круче, но и дороже. Обычно для рядового покупателя это уже выглядит как некая платка с детальками.
Бывают трех видов: понижающие (buck), повышающие (boost) и всеядные (boost-buck). Самые крутые — всеядные. Им все равно, что на входе напряжение ниже или выше нужного. Он сам автоматом переключается в режим увеличения или уменьшения напряжения и держит заданное на выходе. И если написано, что ему на вход можно от 1 до 30 вольт и на выходе будет стабильно 12, то так оно и будет.
Но дороже. Но круче. Но дороже…
Не хотите утюг из линейного стабилизатора и огромный радиатор охлаждения впридачу — ставьте импульсный.
Какой вывод по стабилизаторам напряжения?
ЗАДАЛИ ЖЕСТКО ВОЛЬТЫ НА ВЫХОДЕ — а ток может плавать как угодно. В определенных пределах конечно, до предельного значения самого стабилизатора. Это очень упрощенно.
СТАБИЛИЗАТОР ТОКА
В применении к светодиодам именно их еще и называют «светодиодный драйвер».
Вот, к примеру, готовый драйвер. Хотя сам драйвер — маленькая черная восьминогая микросхема, но обычно в миру драйвером называют всю схему сразу.
Задает ток. Стабильно! Если написано, что на выходе 350мА, то хоть ты тресни — будет именно так. А вот вольты у него на выходе могут меняться в зависимости от требуемого светодиодам напряжения. Вы их не можете регулировать, драйвер это делает за вас. Он выдает стабильно ТОК.
Очень грубо - ЗАДАЛИ ЖЕСТКО ТОК, а напряжение может плавать.
Теперь — к светодиодам. Ведь весь сыр-бор возник из-за них.
Светодиод питается ТОКОМ. Нет у него параметра НАПРЯЖЕНИЕ. Есть параметр — падение напряжения! Не сколько он ест, а сколько на нем теряется при прохождении тока через него.
Если написано на светодиоде 20мА 3.4В, то это значить что ему надо не больше 20 миллиампер. И при этом на нем потеряется 3.4 вольта (например из ваших 12ти).
Не для питания нужно 3.4 вольта, а просто на нем «потеряется»!
Вы можете питать его хоть от 1000 вольт, только если подадите ему не больше 20мА. Он не сгорит, не перегреется и будет светить как надо, но после него останется уже на 3.4 вольта меньше. Вот и вся наука.
Ограничьте ему ток до его параметра, написанного на брюхе (в даташите, на сайте или еще где) — и он будет сыт и будет светить долго и счастливо.
Берем самый распространненый вариант соединения светодиодов (такой почти во всех лентах используется) — последовательно соединены 3 светодиода и резистор. Питаем от 12 вольт.
Резистором мы ограничиваем ток на светодиоды, чтобы они не сгорели (про расчет не пишу, в интернете навалом калькуляторов).
После первого светодиода остается 12-3.4= 8.6 вольт.
Нам пока хватает.
На втором потеряется еще 3.4 вольта, то есть останется 8.6-3.4=5.2 вольта.
И для третьего светодиода тоже хватит.
А после третьего останется 5.2-3.4=1.8 вольта.
И если захотите поставить четвертый, то уже не хватит.
Вот если запитать не от 12В а от 15, то тогда хватит. Но надо учесть, что и резистор тоже надо будет пересчитать. Ну вот собственно и пришли плавно к…
Простейший ограничитель тока — резистор. Их часто ставят на те же ленты и модули. Да во все малоточных схемах он - главный регулятор! Но есть минусы — если напряжение вдруг станет ниже, чем то на которое вы его расчитывали, тем меньше будет и ток на светодиоде. И наоборот. Поэтому если у вас в сети напряжение скачет как кони (а в автомобилях, например, так и есть), то сначала придется вам стабилизировать напряжение, а потом ограничить резистором ток до тех же 20мА. И все. И тогда нам уже плевать на скачки напряжения (стабилизатор напряжения сработает), а светодиод светит на радость всем, не тускнеет, не начинает моргать. Просто работает так, как надо.
Еще раз - если к светодиоду ставим резистор, то нужно стабилизировать напряжение, если есть подозрения на его нестабильность.
Можно и не стабилизировать, если вы расчитаете резистор на максимально-возможное напряжение (например, в сети автомобиля) и сделаете запас по току хотя бы в 10%.
Ну и к тому же резисторы можно ставить только до определенной величины тока. После некоторого порога резисторы начинают адски греться и приходится их сильно увеличивать в размерах (резисторы 5Вт, 10Вт, 20Вт и тд). Опять плавно превращаемся в большой утюг.
Есть еще вариант — поставить в качестве ограничителя что-нибудь типа LM317 в режиме токового стабилизатора.
LM317. Внешне как и LM7812. Корпус один, смысл несколько разный.
Но и они тоже греются, ибо это тоже линейный регулятор (помните я писал про КРЕН в абзаце о стабилизаторах напряжения?). И тогда создали…
Импульсный стабилизатор тока (или драйвер).
Он в себе включает сразу все что надо. И почти не греется (только если дико перегрузить или неправильно собрана схема). Поэтому обычно и ставят их для светодиодов мощнее 0.5Вт. Самый греющийся элемент во всей схеме — это сам светодиод. Но ему на роду пока написано — греться. Главное не перегреваться выше определенной температуры. А то если перегреть, то начнет деградировать кристалл светодиода и он потускнеет, начнет менять цвет или просто тихо умпет (привет, китайские лампочки!).
Ну а в заключении — к тому, что постоянно пытаюсь доказать в дискуссиях. И доказываю. Вот только каждому отдельно объяснять одно и то же — язык отвалится. Поэтому попробую еще раз в этой статье:
Постоянно наблюдаю такую картину — задают ток драйвером для мощных светодиодов (скажем — 350мА) и ставят несколько веток светодиодов без ограничительных резисторов и прочего. И ведь люди, то вроде бы и не самые ламеры, а совершают одну и ту же ошибку раз за разом. Рассказываю, почему это плохо и к чему может привести.
Из закона Ома для полной цепи:
Сила тока в неразветвленной цепи равна сумме сил тока на ее параллельных участках.
Многие так и считают — «каждая ветка по 20мА, у меня 20 веток. Драйвер отдает 350мА, значит на каждую ветку придется даже меньше — по 17.5мА. Бинго!»
А вот и не Бинго!, а Жопа! Почему?
Сила тока в каждой ветке будет равна, если у вас идеальнейшие светодиоды с абсолютно одинаковыми параметрами. Тогда и ток будет во всех ветках одинаков, и никаких ограничителей тока не надо — взяли и поделили общий ток на количество одинаковых веток. Но такое — только в сказках.
Если параметры чуть-чуть отличаются — получили в одной ветке 19мА, в другой 17, в третьей 20…
Общее количество тока так и остается неизменным — 350мА, а вот в ветках творится безумная кака. На взгляд и не определишь, вроде светят одинаково… Но вот у вас одна ветка, самая прожорливая, начинает греться сильнее остальных. И жрать больше. И греться еще сильнее. А потом раз — и потухла. И все эти ее миллиамперы разбежались по остальным веткам. И вот еще одна ветка, недавно вроде нормально горевшая берет и тухнет следом. И уже вдвое больший ток уходит на другие ветки, ведь общий ток жестко задан 350мА. Процесс лавинообразный и вот уже пришел кирдык всей этой схеме, потому что все 350мА усосались в оставшиеся светодиоды и никто-никто их не спас… Китайские дешевые лампачки-кукурузины ))
А стояли бы, как полагается, по отдельному стабилизатору (хотя бы банальному резистору) на каждой ветка — работало все и дальше
Вот как раз то, о чем я говорю. На картинке речь о 1Вт-светодиодах, но и с любыми другими картина та же.
Почему не горят фирменные модули и лампы Osram, Philips и тд? Потому что они делают довольно мощную отбраковку светодиодов и от всего дичайшего количества выпущенных светодиодов остается 10-15%, которые по параметрам практически идентичны и из них можно сделать такой простой вид, какой и пытаются сделать многие — один мощный драйвер и много одинаковых цепочек светодиодов без драйверов. Могут себе позволить. Но вот китайцы... В условиях «купил светодиоды на рынке и запаял сам» как правило будет то же самое. Не всегда, но как правило. Может повезти и работать долго, а может и нет.
Ну и напоследок тем, кому даже такое изложение было слишком заумным.
Запомните следующее и старайтесь следовать этому (здесь «цепочка» — это один светодиод или несколько ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО-соединенных светодиодов):
1. КАЖДОЙ цепочке — свой ограничитель тока (резистор или драйвер…)
2. Маломощная цепочка до 300мА? Ставим резистор, этого будет достаточно.
3. Ток больше 300мА? Ставим на КАЖДУЮ цепочку ДРАЙВЕР (стабилизатор тока) без стабилизатора напряжения.
4. Напряжение нестабильно? Cтавим СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ. Это - в случае с резисторами, но можно перестраховаться и даже перед стабилизатором тока поставить =)
Вот так будет правильно и самое главное — будет работать долго и светить ярко!
Ну и надеюсь, что все вышенаписанное убережет многих от ошибок и поможет сэкономить средства и нервы.
PS: Можно конечно и экономить, но помните - ракеты летают, мосты и аквапарки стоят до тех пор, пока все сделано в точности как положено, а не "пока что стоит и не горит поэтому я касавец и обманул весь мир"...
