Трансформатор напряжения для светодиодных светильников

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.

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.

Источник

Понижающий трансформатор на 12 В: как выбрать и правильно подключить

Особенностью светодиодных лампочек является низкое напряжение питания. В этом кроется секрет долговечности и экономичности приборов. Использование ламп на 220 В возможно не всегда, поэтому часто приходится выбирать низковольтные аналоги. Например, для установки во влажные помещения.

Для питания каждого из них требуется собственный источник, или драйвер. Его функции может выполнять трансформатор для светодиодных ламп 12 вольт, способный одновременно подавать энергию на несколько устройств. Рассмотрим вопрос внимательнее.

Какие трансформаторы лучше использовать для светодиодов

Для питания светодиодов нужны трансформаторы, преобразующие переменное напряжение 220 В (стандартное сетевое значение) в постоянный ток (в нашем случае —12 В). При этом, надо, чтобы никаких пульсаций напряжения после диодного моста не возникало, для чего используются сглаживающие конденсаторы. Это ограничивает возможности обычных блоков питания, которые не могут обеспечить достаточного качества и мощности выдаваемого напряжения.

Рассчитывать на то, что можно подключить лампу к стандартному выпрямителю, не следует — можно испортить светильник или получить неравномерное свечение, с пульсациями или мигающим режимом. Стандартный электронный драйвер, установленный в LED лампу на 220 В, тоже не подойдет — его мощность рассчитана только на единственный прибор и не позволит присоединить дополнительную нагрузку.

Необходимо учитывать недостатки:

• большие габариты;
• во время работы он издает гул, который со временем усиливается;
• потребление энергии довольно высокое, поскольку КПД устройства составляет 50-70%, все остальное — потери на нагрев и гул;
• сложность скрытого монтажа — объемный блок непросто куда-то спрятать.

Эти минусы ограничивают применение трансформаторов в пользу импульсных источников. Однако, среди любителей и домашних мастеров они получили широкое распространение из-за надежности, дешевизны и простоты применения.

Важно! Нередко трансформаторами называют драйвера или источники другого типа. Это неверно, но на практике используется достаточно часто. Поэтому всегда надо уточнять, о каком именно устройстве идет речь.

Понижающие ток трансформаторы для светодиодных ламп и лент с 220 вольт до 12

Для подключения светодиодных лент или ламп используются специальное устройство (драйвер электронный), преобразующее 220 В в постоянное напряжение 12 В с заданной мощностью. Приобрести такой драйвер отдельно возможно не всегда, и обходится он не дешево. Это стало причиной изготовления альтернативных источников питания на базе трансформатора.

Здесь необходимо сразу учесть, что одним только подключением устройства вопрос решить не удастся. Дело в том, что на выходе трансформатора будут необходимые 12 В, но переменного тока. Поэтому после трансформатора понадобится установить диодный мост, который выдает пульсирующее напряжение. Это уже не переменка, но и от постоянной осциллограммы еще очень далеко.

Для того, чтобы получить качественную прямую на осциллограмме, надо параллельно выходу диодного моста поставить конденсатор такого номинала, чтобы полностью исключить пульсации тока. Чем больше его емкость, тем ровнее будет график, но слишком большие значения емкости также вредны. Возникает большой пусковой ток, который может быть опасным для осветительных приборов. Поэтому надо подбирать номинал так, чтобы график получался максимально ровным, но не более того.

Основным преимуществом трансформаторного источника является полная гальваническая развязка с сетью питания 220 В. Это важно именно для домашних мастеров и любителей украшать свои комнаты светодиодными лампами. Если при выполнении каких-либо работ человек прикоснется рукой к оголенным контактам, ничего страшного не произойдет.

Подключение при помощи обычного трансформатора

Использование обычного трансформатора в комплекте с диодным мостом и сглаживающим пульсации конденсатором является неплохим альтернативным вариантом питания светодиодных приборов. Схема работает в обычном режиме — трансформатор понижает напряжение до нужного значения, диодный мост выпрямляет его, а конденсатор устраняет пульсации, окончательно стабилизируя график.

Однако, у такой схемы есть серьезный недостаток — она не способна ограничивать силу тока. То есть, при последовательном подключении лампочек будет теряться яркость свечения — одно значение напряжения будет делиться на число светодиодных ламп. Если включить их параллельно, напряжение на каждой будет одинаковым, но ток потребления возрастет вдвое.

Важно! Если потребителей будет достаточно много, есть серьезная опасность сжечь источник питания (и хорошо, если дело ограничится только им). Это обстоятельство делает расчет и подключение блока питания на базе трансформатора довольно ответственным делом.

При подключении важно не перепутать контакты на обмотках трансформатора. Их предварительно прозванивают и отмечают маркером, чтобы не перепутать. Диодный мост либо собирают из отдельных элементов, либо используют готовые полупроводниковые сборки. При этом, важно сразу уточнить, какой тип имеется в наличии, так как существуют полумосты и полноценные сборки. Первые дают низкое напряжение и очень сильные пульсации, поскольку оставляют только колебания одной стороны графика. Вторые более предпочтительны, их график ровнее, а напряжение может быть выше.

Специальные трансформаторы для светодиодных светильников

Альтернативным вариантом источника напряжения, который некоторые пользователи тоже называют трансформатором, является импульсный блок. Он устроен совершенно иным образом. В частности, отсутствует массивный и шумный входной трансформатор. Основным узлом является преобразователь, изменяющий сетевую синусоиду на импульсный график. Схема работы такого устройства довольно сложна и заслуживает отдельного рассмотрения.

Иногда предпринимаются попытки подключать 12 В светодиодные лампочки через трансформатор для галогенок. На первый взгляд, напряжение подходит, все должно нормально работать. На практике получается, что светодиодные лампы дают несвойственный им оттенок, при увеличении нагрузки начинают пульсировать, мигать. Оказывается, на таких блоках не напрасно наносится эта предупреждающая надпись — там установлены высокочастотные трансформаторы, не подходящие для нормальной работы светодиодных ламп.

Обычная частота сетевого тока — 50 Гц, а у источников питания для галогенок рабочее значение находится в диапазоне 30000-50000 Гц. Кроме того, они предназначены для работы с определенной минимальной нагрузкой. Если мощности светодиодных ламп не будет хватать, блок просто отключится. Дополнительной проблемой становится полярность — для галогенок она не имеет значения, поэтому на выходе плюс и минус не указываются.

Схемы подключения

Существуют две схемы подключения источника питания к светодиодным лампам:

• источник со стабилизированным током;
• блок со стабилизированным напряжением.

В случае использования трансформатора для светодиодных ламп 12 В следует выбирать схему со стабилизацией по току. Количество приборов потребления будет определяться только мощностью устройства, что легко рассчитать простым делением общего значения на величину показателей единицы. Второй вариант также может быть использован, но в этом случае понадобится установить дополнительный токоограничивающий резистор. Его номинал рассчитывается для каждого случая отдельно. Самым простым способом расчета станет использование онлайн-калькулятора, обладающего вполне достаточной точностью.

Простейшая схема подключения выглядит следующим образом:

• TV1 — трансформатор, подключенный к источнику 220 В;
• VD — диодный мост;
• C1 — конденсатор, сглаживающий пульсации.

К контактам «+» и «-» подключаются лампы. Трансформаторы для светодиодных светильников просты в сборке и практически не нуждаются в настройке.

Основные выводы

Использование трансформаторов для светодиодных ламп имеет некоторые особенности:

• доступность, дешевизна трансформаторов;
• есть возможность переделать устройство с другими параметрами под нужное напряжение;
• схема безопасна при выполнении каких-либо работ, так как гальванически развязана с сетью питания.

Однако, есть и некоторые недостатки:

• прибор получается громоздким и тяжелым;
• во время работы он издает гул;
• требуется надежное ограничение по силе тока, иначе трансформатор сгорит от перегрузки.

Суммируя эти особенности, можно сделать вывод об ограниченной сфере использования такого источника. Он подойдет для несложных экспериментов или опытов с подсветкой. В то же время, трансформатор недорог, прост в изготовлении и ремонте, что делает его наиболее предпочтительным для домашних мастеров, любителей технического творчества.

Свои варианты конструкции или другие замечания излагайте в комментариях.

Источник