Zasilacze do LED - porady jak zasilać oświetlenie LED

Zasilacze do LED to bardzo ważny element oświetlenia diodowego. Dowiedz się jakie wybrać, które nadają się do taśm LED, a które do opraw prądowych LED, dlaczego nie stosować tanich zasilaczy, itp.

Jak ważny jest zasilacz?

Bardzo ważny! Odpowiednie zasilanie układów elektronicznych ma często podstawowe znaczenie dla poprawności pracy urządzeń oraz ich bezawaryjności. Nawet najlepiej zaprojektowane urządzenie może zostać uszkodzone lub nie działać poprawnie jeśli będzie zasilane w nieodpowiedni sposób. Diody LED są szczególnie wrażliwe na wszelkie niedoskonałości zasilania (przepięcia, wahania napięcia, zakłócenia, itp.). Dlatego warto zwrócić szczególną uwagę na odpowiedni dobór zasilaczy dla oświetlenia LED. Jest to na tyle ważne zagadnienie, że zamiast opisać je w często zadawanych pytaniach zdecydowaliśmy się poświęcić mu odrębny artykuł.

Dlaczego dobry zasilacz do LED jest tak ważny?

Na przestrzeni ostatnich lat w dziedzinie urządzeń zasilających nastąpił znaczny postęp. Sprawiło to, że na rynku mamy duży wybór dobrych zasilaczy impulsowych (zwanych też przetwornicami). Mają one małe rozmiary, wysoką sprawność i dużą niezawodność. Niestety w Polsce tego typu zasilacze ze względu na stosunkowo wysoką cenę są znacznie mniej popularne niż tanie zasilacze. Te jednak poza niską jakością elektroniki często nie spełniają nawet podstawowych wymagań bezpieczeństwa, nie wspominając już o dyrektywach UE dotyczących emisji EMC (zakłócenia elektromagnetyczne), czy bezpieczeństwa użytkowania (LVD). Tutaj niestety znane powiedzenie, że “co tanie to drogie” sprawdza się przerażająco często i to z wielu powodów:

Sprawność

Tani zasilacz impulsowy ma znacznie gorszą sprawność niż droższy o wysokiej jakości. Przekłada się to bezpośrednio na oszczędności.  Efekt jest taki, że tani zasilacz pobierze z sieci 230 V dużo więcej prądu niż zasilacz dobrej jakości o tej samej mocy wyjściowej. W efekcie zapłacimy więc dużo wyższe rachunki za prąd. Nawet niewielka różnica w sprawnościach daje duże różnice w rachunkach. Zazwyczaj drogi, dobry zasilacz zwraca się po niecałym roku użytkowania.

Zabezpieczenia

Tanie zasilacze ze względu na koszty nie mają wielu filtrów, układów zabezpieczeń i są wykonane ze słabych jakościowo elementów elektronicznych. To powoduje znacznie wyższą awaryjność. Ale to nie wszystko. Brak filtrów i szybkich, skutecznych zabezpieczeń przeciwprzepięciowych powoduje znaczne skrócenie żywotności podłączonego do niego oświetlenia LED. Często nawet kończy się uszkodzeniem diod LED już po kilku miesiącach. W efekcie koszty napraw i wymiany taśm LED są znacznie wyższe niż zakup dobrego zasilacza.

Bezpieczeństwo

Na naszym rynku jest mnóstwo tanich zasilaczy LED, które mimo posiadania znaku CE nie spełniają wymagań dyrektyw LVD oraz EMC. Takich zasilaczy teoretycznie nawet nie wolno sprzedawać w UE. Pomijając jednak fakt łamania prawa, takie zasilacze mogą nam przysporzyć wielu kłopotów i ich używanie wcale nie jest bezpieczne. Zakłócenia elektromagnetyczne niespełniające norm mogą prowadzić do uszkodzenia diod LED, a niezgodność z wymogami bezpieczeństwa LVD może narazić nas na porażenie prądem lub również uszkodzenie diod LED. W skrajnych przypadkach taki tani zasilacz LED może nawet spowodować pożar. A to nie wszystko. Zasilacz nie spełniający dyrektyw UE może zakłócać odbiór telewizji, radia, łączność Wi-Fi lub działanie telefonów komórkowych. Jeśli ktoś to zgłosi do UKE lub UOKiK to czeka nas cała masa dodatkowych nieprzyjemności związanych z kontrolą tych urzędów. Dlatego trzeba od wszystkich sprzedawców wymagać deklaracji zgodności na kupowane urządzenia, a przede wszystkim naszym zdaniem (bazującym na wielu latach praktyki) jeśli oszczędzać to tylko mądrze i na pewno nie na zasilaczach! Tym bardziej, że w Polsce wciąż jeszcze funkcjonuje bardzo wiele starych lub nie do końca sprawnych instalacji elektrycznych, które potrafią generować ogromne problemy!

Chcesz wiedzieć więcej o zasilaczach LED? Szczegółowe informacje na temat budowy zasilaczy oraz ich działania znajdziesz w naszym artykule:  ZASILACZE – budowa i działanie?

Zasilacze do LED często mogą być montowane na szynie DIN

Jak zasilać diody LED?

Diody LED są urządzeniami prądowymi, co w dużym uproszczeniu oznacza że zdecydowanie ważniejszy jest dla nich prąd, który przez nie płynie niż napięcie. Z powodu specyficznej budowy diod LED przekroczenie dopuszczalnego prądu pracy diody nawet na krótki czas może łatwo spowodować jej uszkodzenie lub przynajmniej znaczne skrócenie żywotności. Dlatego stosuje się rezystory ograniczające prąd (na przykład w taśmach LED) lub znacznie doskonalsze drivery prądowe, czyli urządzenia nie tylko ograniczające prąd ale również go stabilizujące. Istnieją również specjalne zasilacze prądowe, które na wyjściu zamiast stabilizacji napięcia posiadają stabilizacje prądu. Wartość tego prądu albo jest stała albo regulowana w zależności od wersji zasilacza. W praktyce mamy więc dwa sposoby zasilania systemów oświetlenia opartych na diodach LED:

1. Za pomocą zwykłych zasilaczy ze stabilizowanym napięciem – jeśli zastosowane źródła światła LED posiadają wbudowaną elektronikę dopasowującą prąd pracy.

2. Za pomocą zasilaczy prądowych – jeśli chcemy podłączyć “gołe” diody LED bez dodatkowej elektroniki dopasowującej prąd ich pracy.

Niestety oba rozwiązania mają swoje wady.

Zasilacze prądowe LED – wady i zalety

Zasilacze prądowe zazwyczaj wad mają więcej niż zalet i może dlatego są nieco rzadziej stosowane. Po pierwsze zasilacz musimy bardzo dokładnie dobrać do parametrów zastosowanych diod i sposobu ich połączenia. Każda zmiana, rozbudowa lub modyfikacja systemu oświetlenia w ten sposób zasilanego zazwyczaj jest trudna i droga ponieważ wiąże się ze zmianą zasilacza. Dodatkowo w tego typu systemach nie można zastosować typowych ściemniaczy LED z modulacją PWM, ponieważ spowoduje to uszkodzenie diod. Jedyna opcja regulacji jasności tak zasilanego układu to zasilacz z dodatkowym wejściem ściemniającym. Niestety większość takich wejść reaguje na dodatni sygnał sterujący podczas gdy wszystkie sterowniki i ściemniacze LED wystawiają na wyjściu sygnał ujemny. Aby więc podłączyć do wejścia PWM zasilacza typowy ściemniacz LED trzeba odwrócić polaryzację jego wyjścia, co komplikuje całe zadanie i wymaga dokładania dodatkowych układów lub elementów elektronicznych. Zasilacze prądowe stosuje się więc najczęściej do zasilania pojedynczych, gotowych opraw LED o określonych parametrach, które nie muszą być ściemniane a jedynie załączane i wyłączane.

Zaletą zasilaczy prądowych jest duża sprawność, dobra stabilizacja prądu oraz w przypadku gotowych opraw LED łatwość połączeń.

Zasilacze napięciowe – wady i zalety

Największą wadą zasilaczy napięciowych jest fakt, że nie można ich stosować bez dodatkowej elektroniki stabilizującej lub ograniczającej prąd diod. Jeśli jednak taka elektronika jest wbudowana w źródło światła to zasilacz napięciowy będzie lepszym rozwiązaniem. Należy jednak pamiętać aby w takiej sytuacji koniecznie stosować zasilacze elektroniczne (zwane też przetwornicami) dobrej jakości ponieważ, po pierwsze, mają one znacznie większą sprawność niż tradycyjne transformatorowe (większe oszczędności energii, mniejsze grzanie się), a po drugie, zazwyczaj posiadają wielostopniowe zabezpieczenia elektroniczne, z których najważniejsze dla diod LED jest to przeciw-przepięciowe. Trzeba jednak wiedzieć, że zabezpieczenie przeciw-przepięciowe zadziała z pełną skutecznością tylko i wyłącznie wtedy jeśli zasilacz będzie podłączony do sprawnego uziemienia! Dlatego też lepiej wybierać zasilacze posiadające możliwość podłączenia uziemienia.

W przypadku kiedy jednak korzystamy ze źródeł światła LED bez wbudowanej elektroniki stabilizującej prąd lub pojedynczych diod LED – mamy dwa wyjścia z sytuacji. Możemy zastosować właśnie opisywany wcześniej zasilacz prądowy. Jeśli jednak zależy nam na większej elastyczności oraz możliwościach to lepiej wykorzystać dodatkowy driver prądowy dla każdej oprawy lub grupy opraw i zasilać cały system oświetlenia z zasilacza napięciowego. Drivery LED dobrej jakości są coraz łatwiej dostępne i nie powinno być większych problemów z ich znalezieniem i dobraniem parametrów do stosowanych diod.

Jaki zasilacz prądowy?

Jeśli chodzi o zasilacze prądowe to polecamy zasilacze firmy Mean Well z serii ELN, które nie dość że posiadają wbudowany driver o płynnie regulowanym prądzie to jeszcze występują w wersjach z dodatkowymi wejściami sterującymi jasnością (wejścia te mogą reagować na sygnał 0-10V lub PWM w zależności od wersji). Wejścia takie są konieczne jeśli chcemy mieć kontrolę jasności ponieważ w przypadku zasilaczy prądowych bardzo trudno jest zrealizować to w inny sposób i większość prób podłączenia ściemniacza (nawet specjalnego dla LED) między zasilacz prądowy a diody LED spowoduje uszkodzenie diod na wskutek ładunku zgromadzonego w kondensatorze wyjściowym zasilacza prądowego.

Driver LED – większe możliwości.

Jeśli jednak zdecydujemy się na dodatkowy driver prądowy to mamy znacznie więcej możliwości tak w doborze zasilania jak i w regulacji jasności – więc dla większości przypadków właśnie takie rozwiązanie sugerujemy. Na przykład wykorzystując driver LED naszej produkcji o symbolu ED-700 mamy do wyboru nie tylko 3 typowe wartości prądu ledów ale również możemy podłączyć każdy ściemniacz lub sterownik LED PWM bezpośrednio do drivera, dzięki wbudowanej możliwości pracy z dowolną polaryzacją sygnału sterującego. Szeroki zakres napięć zasilania drivera (9-36 V) otwiera dodatkowe możliwości. Całość systemu zasilamy za pomocą zasilacza napięciowego.

Zrób sobie sam driver LED.

Jako tanią ale dużo skuteczniejszą od rezystorów alternatywę proponujemy bardzo prostu układ drivera prądowego, który właściwie każdy, kto choć raz miał w ręce lutownicę będzie w stanie wykonać samemu. Układ ten jest oparty o scalony stabilizator LM317, który poza łatwością aplikacji posiada jeszcze jedną wielką zaletę: bardzo niską cenę. Schemat drivera wygląda następująco:

Schemat prostego drivera prądowego LED (zasilacz prądowy)Minimalne napięcie zasilania takiego układu to suma napięć wszystkich diod LED oraz dodatkowe 3V wymagane przez sam układ LM317. Na układzie LM317 może się odkładać większe napięcie niż te 3V ale nie może ono przekroczyć 40V. Warto również pamiętać, że im większe napięcie odłoży się na układzie tym bardziej będzie się on grzał i należy zapewnić mu odpowiedni radiator do poprawnej pracy.

Aby obliczyć wartość rezystora Rx należy skorzystać ze wzoru:

Wzór na wartość rezystora ograniczającego prąd dla LED

gdzie ILED to wymagany prąd dla diod LED w Amperach [A].

Przykładowo jeśli chcemy podłączyć szeregowo trzy jedno watowe diody mocy o prądzie 350 mA to będziemy potrzebować rezystor 3,57 Ohma [1.25 / 0.350]. Najbliższy większy dostępny rezystor to 3.6 Ohm i taki właśnie powinniśmy zastosować. Przyjmując napięcie pracy diod na poziomie 3.2 V możemy policzyć, że minimalne napięcie zasilania całego układu to 12.6 V [3.2 + 3.2 + 3.2 +3].

Wydajność prądowa takiego drivera zależy od zastosowanej wersji układu scalonego LM317, które występują w różnych wersjach i obudowach. Trzeba również pamiętać, że pełna wydajnośc prądowa podana jest przy założeniu, że układ posiada skuteczne, dodatkowe chłodzenie w postaci radiatora o odpowiedniej wielkości oraz rezystancji termicznej. Sam układ LM317 bez radiatora jest w stanie przenieść znacznie mniejsze prądy! Co więcej układ ten działa na zasadzie aktywnego rezystora, więc jego sprawność nie jest zbyt duża i nie nadaje się raczej do profesjonalnych zastosowań.