Блок питания для точечных светильников 12в

При замене галогеновых ламп на 12В в точечных светильниках светодиодными часто возникает вопрос: «нужно ли менять источник питания?». Для галогенок использовали электронные трансформаторы с выходным напряжением 12 вольт, а для светодиодных ламп продаются специальные блоки питания (БП) с выходным напряжением также 12 вольт. В чем же их различие и взаимозаменяемы ли они? Давайте разбираться!

Что такое электронный трансформатор?

Электронным трансформатором называют схему импульсного источника питания на основе трансформатора и высокочастотного генератора на полупроводниковых ключах. Они питаются от сети 220В переменного тока, а на их выходе переменное напряжение с действующим значением порядка 12В.

Структурная схема устройства изображена на рисунке ниже.

Здесь мы видим, что питание 220В сначала поступает на выпрямитель, после чего выпрямленное пульсирующее с частотой 100Гц напряжение поступает на узел силовых ключей и генератора, рассмотрим пример типовой принципиальной электрической схемы электронного трансформатора.

Здесь изображена типичная автогенераторная двухтактная схема. Её особенностью является то, что для работы ключей в режиме коммутации (переключений) на высокой частоте им не требуется ШИМ-контроллеров или других специализированных ИМС. Говоря простыми словами работа автогенератора заключается в переключении транзистора в результате напряжений, наводимых на обмотках импульсного трансформатора и положительной обратной связи.

Что мы видим на схеме? Первое что бросается в глаза – отсутствие диодного моста на выходе, а значит, что выходное напряжение переменное, а также отсутствие цепей, предназначенных для стабилизации выходного напряжения. Вы можете подробнее ознакомится с принципом их работы посмотрев видео:

Подобная схема лежит и в основе большинства зарядных устройств для мобильных телефонов, ЭПРА для питания люминесцентных ламп, в том числе в энергосберегающих или компактных люминесцентных лампах в некоторых вариациях и некоторыми доработками.

Рассмотрим выходные осциллограммы.

Здесь видно, что переменное напряжение амплитуда которого пульсирует от нуля до + и – 17Вольт. Такие изменения амплитуды с течением времени – повторяют пульсации выпрямленного сетевого(100Гц). Получается интересная ситуация – есть высокочастотное выходное напряжение, изменяющееся с частотой в десятки тысяч герц, при этом его амплитуда изменяется от 0 до 17 вольт с частотой в 100 Гц или выпрямленные 50 Гц. Если растянуть ось времени и рассмотреть форму на уровне периодов, то картинка примет следующий вид.

Здесь видно, что сигнал по форме далёк от синусоиды, а скорее прямоугольник с небольшим уклоном в сторону заднего фронта.

Блоки питания для светодиодных ламп 12В

Их часто называют блоками питания для светодиодных лент, фактически для подключения и лент и ламп нужен любой источник постоянного стабилизированного напряжения 12В с минимальными пульсациями. На практике в современном мире используются импульсные источники питания, рассмотрим типовую схему.

Или другой вариант:

Что общего у этих двух, казалось бы, разных схем? Они построены на интегральном ШИМ-контроллера который управляет силовыми ключами – транзисторами, они могут быть и полевыми, и биполярными. Кроме того, в выходном каскаде схемы вы видите выпрямитель и конденсаторы для сглаживания пульсаций (фильтр). Всё это значит, что на выходе мы получаем стабилизированный DC источник питания. Величина его пульсаций будет зависеть от нагрузки и ёмкости фильтрующих конденсаторов.

Её также можно реализовать на автогенераторной схеме, подобной электронному трансформатору, добавив цепи обратной связи для стабилизации выходного напряжения. В результате получится схема наподобие такой.

Аналогичная конструкция используется в упомянутых выше зарядных для мобильны телефонов здесь за стабилизацию отвечает цепочка обратной связи на 11 вольтовом стабилитроне VD9 и транзисторной оптопаре U1.

Принцип работы подобных ИИП мы рассматривали в статье ранее – Схемотехника блоков питания светодиодных лент.

5 особенностей и отличий БП для LED-лент и ламп от электронных трансформаторов для галогенных ламп

Итак, подведем итоги и ответим на вопрос: «почему нельзя питать светодиодные лампы от электронного трансформатора?». Для этого мы перечислим основные особенности этих источников питания и требования для работы светодиодных изделий.

1. Для включения светодиодных лент и ламп на 12В нужно постоянное напряжение. Так как у светодиодов нелинейная вольтамперная характеристика – они очень чувствительны к отклонениям напряжения питания от номинального, и при его превышении быстро выйдут из строя.

2. Электронные трансформаторы выдают пульсирующее переменное высокочастотное напряжение. Величина всплесков и пиков может достигать и 40 вольт в некоторых случаях. Это может привести к выходу из строя светодиодов или драйверов, встроенных в LED-лампу, а также к их нестабильной работе.

3. У электронных трансформаторов есть такая характеристика как минимальная нагрузка (смотрите рисунок ниже). Это значит, что, если подключить нагрузку меньше указанной на блоке питания он может либо не запуститься, либо выдавать большие пульсации, а также отключаться или другим образом отклоняться от нормального режима работы. Это критично, поскольку галогенные лампы потребляют в разы большую мощность, чем светодиодные, поэтому электронный трансформатор может проявлять себя подобным образом.

Мощность указана от 20 до 105 Вт, что говорит об ограничении по минимальной подключаемой мощности.

4. У блоков питания для ламп на 12В выходное напряжение и постоянное, и стабилизированное при этом.

5. Для питания галогеновых ламп не разницы в роде тока (постоянный или переменный), которым её будут питать. Важно действующее значение напряжения на ней. Поэтому они подойдут под оба варианта источников питания.

Заключение

Нельзя использовать электронный трансформатор для питания светодиодных изделий. Подбирайте блок питания с постоянным стабилизированным выходным напряжением. В противном случае ваши светильники и лампы могут выйти из строя. Также будьте внимательны – сейчас популярны светильники, предназначенные для питания источником постоянного тока – драйвером, это отдельный вид устройств! Об этом читайте здесь – В чем отличие блока питания от драйвера для светодиодов

В январском номере журнала радио есть статья "Простой источник питания на BP2857D для светодиодных светильников" Схема довольно простая, да и микросхема дешевая, 8 грн с копейками. Так вот, случайно попал на эту статью и решил сделать такой источник питания. Валялись у меня без дела 2 планки со светодиодами последовательная сборка из 12 1-ваттных групп. Каждая группа состоит из 4 светодиодов в параллель заявленный ток до 300 мА, напряжение 36 В. Взял профиль алюминиевый 60х20х30 длиной 60 см, планки со светодиодами зашкурил наждачкой Р800 шкурить надо, так как во время их резки по краям есть кромки и будет плохой контакт с теплоотводом. Промазал пастой с промежутками, а в промежутках (на планку их 4 по 2 см) намазал теплопроводящим клеем и приклеил планки к профилю.

Печатную плату развел по быстрому (скачать файл), под те компоненты которые были в наличии – все с горелых энергосберегающих ламп. Со схемы исключил ККМ. Основные требования в схеме – это дроссель L3, выдрал его с энергосберегайки, проварил в чайнике, разобрал и перемотал по новой, зазор оставил какой есть там около 0.75 мм, подбирал витками до 1000 мкГн.

Спаял, первое подключение через лампу, затем нагрузил лампочку 220 В 150 Вт и подобрал токозадающие резисторы, в моем случае 3 штуки в паралель по 2.2 Ом, ток 240 мА. За час работы на плате нагрелся только дроссель до 30-35 градусов, профиль со светодиодами также нагрелся где-то до 35 градусов. Диода HS1K не было, был установлен SF28.

Статья из журнала Радио

Основа БП – микросхема BP2857D (см. даташит). При желании можно удалить помехоподавляющий фильтр C1-C4L1L2RU1, пассивный корректор коэффициента мощности (микросхема не имеет встроенной функции коррекции коэффициента мощности) VD5-VD7C6C7R1 и увеличив ёмкость конденсатора С5 до 33 мкФ. Источник, собранный по данной схеме, имеет следующие технические характеристики:

• Входное переменное напряжение 165. 265 В
• Выходной ток 350 мА
• КПД не менее 93%
• Нестабильность выходного тока не более 3%
• Интервал выходного напряжения 60. 110 В
• Коэффициент пульсаций светового потока 1%
• Коэффициент потребляемой мощности (PF) 0,91

В момент подачи сетевого напряжения встроенный в микросхему DA1 полевой транзистор открыт. Ток протекает по цепи: плюс диодного моста (корректора коэффициента мощности), сток полевого транзистора (выводы 5 и 6 микросхемы DA1), исток (вывод 8), токоизмерительный резистор R2-R4, дроссель L3, нагрузка, минус диодного моста. В это время дроссель накапливает энергию, одновременно заряжается конденсатор С10. Когда полевой транзистор закроется, нагрузка начнёт питаться запасённой в конденсаторе С10 энергией, а дроссель L3 станет поддерживать ток через диод VD9, подпитывая конденсатор С10. Микросхема DA1 контролирует напряжение на конденсаторе С10 через делитель R8R9C8.

Вывод 8 микросхемы является одновременно и истоком полевого транзистора, и входом токоизмерительной цепи. Падение напряжения на датчике тока R2-R4 служит для контроля микросхемой протекающего через полевой транзистор и нагрузку тока. Моменты открывания и закрывания коммутирующего полевого транзистора зависят от уровней напряжения на выводах 8 и 2 микросхемы. Запуск и питание микросхемы осуществляются через делитель R5-R7. Цепь R10VD8, подключённая к выводу 4 микросхемы, – дополнительное питание в рабочем режиме. Три параллельно включённых резистора R2-R4 позволяют выставить выходной ток с большой точностью. При желании можно обойтись и одним резистором мощностью 0,5 Вт.

Гантелевидный дроссель L1 – стандартный, подходящего размера, с индуктивностью 3 мГн и допустимым током не менее 150 мА. Вместо диодов SMA4007 (VD1-VD4) можно использовать любые малогабаритные выпрямительные для поверхностного монтажа с допустимым обратным напряжением не менее 400 В. Диоды корректора мощности VD5-VD7, а также VD8 – малогабаритные быстродействующие FR107FH в исполнении для поверхностного монтажа или аналогичные. Диод VD9 – сверхбыстродействующий HS1K или аналогичный. Для выходного тока 350 мА резисторы токоизмерительного шунта R2-R4 должны иметь сопротивление 1,6 Ом каждый.

В общем схема вполне приличная и рекомендуемая к повторению, единственный недостаток – нет гальванической развязки от сети. Автор схемы: В. Лазарев, г. Вязьма Смоленской обл. Испытание и фото: djsanya123

Обсудить статью СЕТЕВОЙ БЛОК ПИТАНИЯ ДЛЯ LED СВЕТИЛЬНИКОВ

Оставить отзыв:

Меню

Статьи

Диагностика электропроводки квартиры перед покупкой

Диммер – светорегулятор

Электронный смеситель с фотоэлементом

Электромонтаж в квартире – примерный расчет смет

Сборка электрощита

Как выбрать розетки и выключатели

Люминесцентные лампы дневного света – подключение, ремонт

Замена автоматов в этажном щитке

Schneider electric Этюд

–> –> –> –> –> –>

Использование в освещении квартир точечных светильников на 12 вольт (с лампами на 12В), встречается довольно часто. В основном их устанавливают в местах, где применяются особенные, повышенные меры электробезопасности, в помещениях с повышенной влажностью, детских комнатах, подвалах и т.п. Низкое напряжение считается условно безопасным и практически исключает возгорания и поражения человека электрическим током. Кроме этого, при напряжении 12 вольт, стало возможным сделать нити накаливания у ламп толще, рассчитанных на больший ток, а следовательно более надежных и долговечных.

Трансформаторы для питания галогенных ламп

Для работы точечных светильников на 12в, в схему добавляются трансформатор, преобразующий стандартное напряжения бытовой сети 220 Вольт в необходимые 12 Вольт. Чаще всего в продаже вы встретите электронные трансформаторы.

К их основным достоинствам относятся:

• малый габаритный размер и вес
• встроенные системы защиты такие как от короткого замыкания, плавный пуск значительно продлевающий срок жизни ламп и т.п.
• автоматическая регулировка напряжения
• постоянное напряжение на выходе
• низкий уровень шума

Стоить отметить, что в таких светильниках используется переменный ток, а не постоянный, как например у светодиодной ленты, не путайте. Отличить можно достаточно легко, полюса, ка, впрочем и клеммы электрооборудования с постоянным током маркируются « + » – плюсом и « – » -минусом, а переменный ток имеет фазу и ноль и строго соблюдать полярность подключения не требуется.

В некоторых странах, лампы для точечных светильников на 12В и 220В, имеют различные цоколи и перепутать их практически невозможно. У нас же это правило не соблюдается, поэтому внимательно читайте характеристики ламп, перед установкой.

Схема подключения

Низкое напряжение имеет и ряд недостатков, которые необходимо учитывать при подключении светильников на 12в, самым главным из которых является значительное повышение силы тока, согласно закону Ома. Поэтому, а также чтобы избежать иных проблем, схема подключения точечных светильников на 12В должна быть вот такой:

При этом понижающий трансформатор, необходимо размещать непосредственно рядом с лампой, чтобы избежать потерь в проводе при передаче тока и соответственно неравномерного свечения светильников, подключенных проводами разной длины.

Выбор трансформатора (блока питания) для точечных светильников

К основным характеристикам трансформаторов для точечных светильников относятся:

• Выходное напряжение
• Номинальная мощность
• Выходной ток

Выходное напряжение для галогенных ламп в точечных светильниках обычно должно быть 12В.

Номинальная мощность трансформатора рассчитывается исходя из суммарной мощности подключаемых к нему светильников, плюс небольшой запас.

Так например, при параллельном подключении к трансформатору трех точечных светильников по 50Вт каждый, номинальная мощность трансформатора должна быть больше 150Вт, значит берем 210Вт.
Следует отметить, что трансформаторы для точечных светильников на 12в выпускаются стандартных мощностей это: 60Вт, 70Вт, 105Вт, 150Вт, 210Вт, 250Вт, 400Вт.

Очень важная характеристика трансформатора для точечных светильников это выходной ток. Ведь малое напряжение предполагает высокий ток, который соответственно вызывает падение напряжения в проводах и если их неправильно подобрать, возможны очень неприятные последствия. Ниже представлена таблица выбора сечения кабеля для точечных светильников 12в в зависимости от его длины.

Таблица выбора сечения кабеля для точечных светильников 12в в зависимости от его длины

Если рассмотреть на нашем примере, описанном выше, где мы выбрали трансформатор на 210Вт, выходной ток такого трансформатора достигает 18 Ампер! В нашей таблице для такого тока, подбираем минимальное сечение кабеля, которое равно 1.5 кв. мм., при этом максимальная длина его не должна превышать 3,4 метра.

Чтобы свечение было равномерное у всех точечных светильников на 12в, запитанных от одного трансформатора, при параллельном подключении длины всех проводов должны совпадать (последовательная схема подключения для точечных светильников 12В не применяется).

Даже если один точечный светильник расположен совсем близко к трансформатору, а два других дальше, все равно длины каждого из проводов идущих от трансформатора к точечному светильнику 12в должны быть равны.

Если же, допустим, расстояние оказывается большим, чем минимально возможное из таблицы, то необходимо брать провод большего сечения, так например если в нашем примере мы проложим кабель 2.5. кв.мм., то он может быть длинной уже до 5,7 метра.

Преимущества и недостатки

Основные преимущества точечных светильников 12В:

• Безопасность, низкая вероятность поражения током человека или возникновения возгорания
• Больший срок службы ламп, в связи с их особенностями, а так же с дополнительными защитами реализованными в трансформаторе.

Основные минусы точечных светильников на 12В:

• Необходимость установки в схему трансформатора и связанные с этим сложности.
• Необходимость точного расчета и подбора сечений и длин проводов, из-за высокого тока.