Led driver là gì?

Trong các ứng dụng chiếu sáng hàng ngày như đèn pin siêu sáng, led âm trần, chiếu sáng văn phòng, khu dân cư, lối đi, giải trí, các biển hiệu quảng cáo, chiếu sáng đường phố, giải trí thì led driver luôn hiện diện trong đó. Một driver led chất lượng luôn phải đảm bảo công suất ngõ ra, hiệu suất sử dụng cao, tính an toàn, thẩm mỹ và đặc biệt nguồn cung cấp cho led phải chất lượng để ánh sáng phát ra từ led phải liên tục và không bị nhấp nháy.

Led driver là gì? Vai trò của chúng trong mạch điện?

Led driver là một thiết bị điện dùng để truyền tải điện năng đến một hoặc nhiều led, đôi khi chúng có tên gọi là mạch điều khiển led hoặc mạch cấp nguồn cho led. Chúng tương tự như các balast (tăng phô/chấn lưu) của đèn huỳnh quang hoặc các biến áp cho các đèn sử dụng điện áp thấp.

Led driver Philips

Led driver Phlips

Các mạch điều khiển này phải đảm bảo được 2 vai trò cụ thể:

  • Một số led được thiết kế để hoạt động ở mức điện điện áp một chiều thấp (chip led 12V hoặc chip led 24V), tuy nhiên nguồn điện sinh hoạt của chúng ta hoạt động ở nguồn điện áp AC 220V. Do đó mạch điều khiển led phải có chức năng nắn điện áp cao, xoay chiều sang mức điện áp thấp hơn, một chiều.
  • Mạch điều khiển led phải bảo vệ led do dòng điện hoặc điện áp không ổn định, nhấp nhô. Một sự thay đổi về điện áp sẽ gây ra dòng điện thay đổi cung cấp cho led. Ánh sáng phát ra của led lại tỉ lệ thuận với dòng điện này do đó dòng điện quá lớn hay quá nhỏ làm ánh sáng phát ra từ led không ổn định.

Tóm lại, mạch điều khiển led có mục đích chuyển điện áp cao, xoay chiều sang điện áp thấp, một chiều và chúng cũng phải đảm bảo tính ổn định của điện áp và dòng điện qua led. Các mạch này thường tích hợp chung với led hoặc cũng có thể tách rời.

Một số bóng đèn có thể tháo lắp thay thế dễ dàng có chuẩn đui đèn E26/E27, GU24/GU10 sử dụng trực tiếp điện lưới sinh hoạt, các mạch điều khiển led tích hợp chung vào bóng. Một số đèn sử dụng outdoor, đèn panel, đèn led dây… mạch điều khiển thường ở dạng rời bởi vì việc thay thế sẽ đơn giản hơn, rẻ hơn so với thay cả led.

Có thể bạn quan tâm Đèn pin siêu sáng chất lượng.

Yếu tố chính để điều khiển led là cấp một điện áp thuận đi qua led. Tuy nhiên do đặc tuyến V-I, Vf thay đổi sẽ tạo ra một dòng điện thay đổi lớn qua led, ngoài ra Vf rất nhạy cảm với sự thay đổi nhiệt độ.

Hạn chế của việc sử dụng nguồn điện áp không đổi là led tạo ra độ sáng không đồng đều, suy giảm khả năng chiếu sáng và tuổi thọ. Do đó nguồn dòng không đổi luôn là ưu tiên lựa chọn của nhà sản xuất khi nói đến việc điều khiển led. Như đã đề cập, nguồn dòng không đổi sẽ không nhạy cảm với sự thay đổi điện áp đặt lên led, dòng điện qua nó vẫn ổn định bất kể Vf thay đổi vì vậy độ sáng dễ dàng đạt được như mong muốn.

Cấu tạo led driver.

Các khối chức năng chính.

Rectifier.

Có vài trò chuyển đổi nguồn điện xoay chiều AC sang nguồn điện một chiều DC.

Tụ lọc nguồn.

Tụ ở nguồn đầu vào: Nguồn điện một chiều DC sau khi qua khối rectifier sẽ được lọc để tạo ra điện áp DC phẳng hơn 300V để đi vào biến áp xung. Tụ này rất dễ nhận biết do có kích cỡ khá lớn.

Tụ ở ngõ ra tải: ở ngõ ra thứ cấp của biến áp xung sẽ đi qua các điốt chỉnh lưu bán kỳ sau đó được lọc phẳng nhờ tụ này để cấp nguồn cho led. Các tụ này thường có kích cỡ nhỏ hơn nhiều so với tụ đầu vào.

Biến áp xung.

Biến áp đóng có chức năng chuyển đổi điện áp cao sang điện áp thấp phù hợp với yêu cầu tải ngõ ra.

Khối điều khiển độ rông xung (PWM) sử dụng Mosfet hoặc IC nguồn.

Để biến áp có thể hoạt động được cần có Mosfet hoạt động ở chế độ đóng ngắt thông qua các mạch cấp xung điều khiển cực G của Mosfet.

Rectifier thứ cấp.

Sau khi được hạ áp nhờ biến áp xung, điện áp này tiếp tục được nắn để tạo ra nguồn điện DC và được làm phẳng nhờ các tụ lọc. Một số mạch sẽ có thêm khối ổn áp để đảm bảo nguồn điện áp luôn phẳng nhất.

Đọc thêm Chip led là gì?

Các khối bổ trợ.

Cầu chì bảo vệ.

Ở ngõ vào trước khi đi qua các phần tử bên trong mạch, nguồn điện được đi qua cầu chì, nó có chức năng bảo vệ quá dòng khi tải bị chập làm dòng tăng cao, khi đó cầu chì sẽ bị chảy để cách li nguồn ra khỏi mạch.

Tụ bảo vệ quá áp.

Một số mạch led driver thường trang bị thêm các tụ bảo vệ quá áp. Khi điện áp không ổn định vượt ngưỡng cho phép (thường 270V) thì tụ này lặp tức bị ngắn mạch và qua đó phá hủy cầu chì bảo vệ ở ngõ vào làm cách li mạch với nguồn điện bảo vệ các phần tử còn lại trong mạch.

Lọc nhiễu cao tần.

Các driver led giá cao, chất lượng tốt luôn trang bị các mạch lọc nhiễu cao tần, nó giúp lọc các phần tử cao tần từ nguồn ngoài đi vào trong mạch làm cho các chức năng hoạt động không đúng với yêu cầu thiết kế.

Mạch hồi tiếp.

Khi điện áp ra tải dâng cao hoặc hạ thấp không đúng với thiết kế, mạch hồi tiếp (thường sử dụng các opto cách li) sẽ lấy một phần điện áp ngõ ra đó và hồi tiếp về phía mạch sơ cấp trước biến áp để điều khiển việc thay đổi độ rộng xung sau đó đưa vào chân G của Mosfet giúp cho ngõ ra hoạt động ổn định trở lại.

Mạch bảo vệ.

Để bảo đảm an toàn cho toàn bộ mạch led driver, các nhà thiết kế cũng trang bị thêm các mạch bảo vệ quá áp, bảo vệ quá dòng qua đó các sản phẩm thương mại luôn được trong tình trạng bảo vệ tối đa.

Khối PFC (Power Factor Correction).

Hệ số công suất PF (Power Factor) mô tả hiệu quả sử dụng điện của mạch driver cho đèn led. Nó là tỉ số giữa công suất thực (W) được sử dụng bởi led driver và công suất ngõ vào (công suất biểu kiến V*A). Hệ số công suất có giá trị từ 0 đến 1, càng gần đến 1 thì hiệu quả sử dụng điện của led driver càng cao, giá trị tối ưu của nó >0.9. Một số mạch có PF kém thì cần có khối PFC để giúp cải thiện PF.

Hệ số công suất của led driver

Hệ số công suất của led driver

Sơ đồ khối và nguyên lí hoạt động mạch led driver.

Mốt số sơ đồ mạch led driver.

Sơ đồ khối một số mạch led driver

Led driver circuit diagram

Nguyên lí hoạt động.

Nguồn điện AC qua cầu chì bảo vệ quá dòng và tụ bảo vệ quá áp sau đó mới đi vào khối lọc nhiễu cao tần (EMI filter). Ra khỏi mạch này nguồn điện sẽ được chỉnh lưu thông qua mạch rectifier (cầu điốt).

Tín hiệu chỉnh lưu bán kỳ hoặc toàn sóng sau đó sẽ được làm phẳng nhờ tụ lọc nguồn đầu vào. Với điện áp phẳng 300V này sau đó được đưa vào biến áp xung dưới sự điều khiển của khối PWM control.

Tại ngõ ra thứ cấp biến áp xung, tín hiệu lại tiếp tục được chỉnh lưu và lọc nhờ các tụ ngõ ra của mạch, một phần điện áp sau đó được hồi tiếp về nhờ các opto cách li nguồn đầu ra với đầu vào để đưa vào mạch PWM control giúp ổn định điện áp ra.

Một số mạch led driver cao cấp hơn sẽ trang bị thêm khối PFC, các mạch bảo vệ quá dòng, mạch bảo vệ quá áp đi kèm tuy nhiên chi phí sản xuất sẽ cao hơn nhiều. Ngõ ra của mạch có thể là 12V, 24V, 26V DC tùy loại.

Các loại led driver thường gặp hiện nay.

Led driver dòng điện không đổi.

Led driver với dòng điện không đổi được thiết kế có điện áp ngõ ra nằm trong một phạm vi nào đó trong khi dòng điện ngõ ra luôn được fix cố định, tùy theo số lượng led ngõ ra cũng như những yêu cầu về độ sáng khác mà các nhà thiết kế tạo ra mức dòng cố định có thể vài mA đến vài A. Một bộ led driver điển hình của hãng Mean Well.

Led driver Mean Well APC_8_500

Mean Well led driver APC_8_500

Ưu điểm của mạch có dòng điện không đổi là chúng hạn chế được sự quá dòng đi qua led, điều này giúp tránh được hiện tượng led bị quá tải và qua đó tránh được luôn hiện tượng bị trôi nhiệt.

Chúng được thiết kế dễ dàng và dễ điều khiển, giúp tạo ra ánh sáng với độ sáng ổn định và nhất quán.

Led driver điện áp không đổi.

Dirver điện áp không đổi thường có duy nhất một ngõ ra với điện áp một chiều cố định. Các mạch driver phổ biến thường có điện áp 12VDC hoặc 24VDC. Các mạch led driver này bạn thường thấy kết nối trực tiếp với các ổ cắm 220V, nó chuyển nguồn điện áp 220V này sang nguồn điện áp một chiều thấp hơn và luôn duy trì mức áp cố định này bất kể tải loại gì được gắn vào.

Led driver điện áp không đổi

driver led điện áp không đổi

Với mạch trên thì chúng có dải điện áp hoạt động ngõ vào rộng từ 100V-240V và dòng hoạt động định mức 1.2A tại tần số 50/60Hz. Với công suất ngõ ra 60W thì dòng tối đa của tải đấu nối mà led driver có thể chịu được là 5A.

IP67 là tiêu chuẩn chống bụi nước của sản phẩm này, nó có thể đặt được bên ngoài trời mà không bị thấm nước.

Led driver với điện áp không đổi rất thuận tiện bởi vì hầu hết hiện này các led thường đấu nối theo tiêu chuẩn 12V hoặc 24V nên rất dễ lắp đặt và sử dụng.

Chi phí sản xuất cũng rẻ hơn nhiều đặc biệt sản xuất với số lượng lớn.

Led driver có thể điều chỉnh độ sáng (dimmable).

Mạch driver có tính năng dimming có thể làm giảm dòng điện qua led sử dụng kỹ thuật điều chế độ rộng xung (PWM) hoặc có thể sử dụng các kỹ thuật khác phức tạp hơn.

Kỹ thuật dimming là một bộ phận rất quan trọng và hầu như không thể tách rời trong các giải pháp chiếu sáng sử dụng công nghệ chip led. Với phương pháp này, tần số của driver có thể thay đổi từ vài trăm Hz cho đến vài trăm nghìn Hz  và qua đó, khi tăng tần số sẽ sẽ giúp cho led phát sáng liên tục, không bị nhấp nháy.

Điều này rất quan trọng bởi vì ánh sáng nhấp nháy chúng có những tác hại đối với sức khỏe. Theo những nghiên cứu gần đây, cứ 4000 người thì có 1 người bị vấn đề động kinh khi tiếp xúc với loại ánh sáng này, ngoài ra còn có những vấn đề khác nữa như đau đầu, đau nửa đầu, mỏi mắt, mệt mỏi…

Một số lưu ý khi lựa chọn led driver.

Điện áp không đổi.

Mã sản phẩm Công suất tối đa (W) Điện áp hoạt động (V) Dòng điện (A)
APV – 8 – 5 8 5 0 – 1.4
APV – 8 – 12 8 12 0 – 0.67
APV – 8 – 24 8 24 0 – 0.34

Dòng điện không đổi.

Mã sản phẩm Công suất tối đa (W) Dòng điện hoạt động (mA) Điện áp (V)
APC – 8 – 250 8 250 16-32
APC – 8 – 350 8 350 11-23
APC – 8 – 500 8 500 8-16
APC – 8 – 700 8 700 6-11

Bên cạnh mức công suất 8W như trên, led driver còn thiết kế ở các mức như 12W, 18W, 30W, 50W…

Hiệu suất.

Theo các thông số ở bảng trên, ví dụ với mã sản phẩm APC – 8 – 700 của Meanwell led driver thì mức công suất tối đa mà led driver có Pmax = 700mA x 11V = 7.7W. Như vậy hiệu suất của driver là H = 7.7 : 8 = 96.25%.

Do sản phẩm này được sản xuất từ thương hiệu nổi tiếng MeanWell nên chất lượng đảm bảo, mạch có hiệu suất cao. Thông thường để đạt được hiệu suất này, bên trong mạch sẽ tích hợp khối bù công suất (PFC) để giảm sự ảnh hưởng của các thành phần điện kháng.

Class 1.

Class 1 có ngõ ra nằm ngoài giới hạn của class 2. Một mạch driver với thiết kế theo tiêu chuẩn class 1 có điện áp ngõ ra cao và các điều kiện bảo vệ đi kèm. Các mạch đáp ứng tiêu chuẩn này có hiệu suất cao hơn và có thể sử dụng để điều khiển nhiều led.

Class 2.

Class 2 tuân thủ tiêu chuẩn UL1310 có nghĩa là ngõ ra của led driver an toàn để chạm vào. Chúng không có nguy cơ cháy nổ hoặc giật điện. Các driver này có điện áp ngõ ra thường dưới 60V ở môi trường khô ráo, 30V trong môi trường ẩm ướt, dòng điện tối đa 5A và công suất của mạch dưới 100W. Giới hạn này làm hạn chế số lượng led mà mạch có thể điều khiển.

Cấp bảo vệ IP (Ingress Protection).

Đây là tiêu chuẩn bảo vệ chống bụi và nước, ví dụ như IP65, IP66, IP67. Số đầu tiên làm rõ mức độ bảo vệ trước các vật thể rắn, số thứ hai làm rõ mức độ bảo vệ đối với nước

Câu hỏi thường gặp.

Nguyên tắc hoạt động của Led driver nguồn dòng không đổi và mạch hạ áp bằng điện trở có giống nhau không?

Cả 2 đều hoạt động dựa vào việc điều khiển dòng điện, tuy nhiên dòng điện có xu hướng tăng theo thời gian khi sử dụng bằng điện trở do nhiều yếu tố gây ra đặc biệt là nhiệt độ thay đổi. Trong khi đó với driver nguồn dòng không đổi thì chúng ổn định, hiệu quả và linh hoạt hơn.

Nên mua driver cho led như thế nào cho phù hợp?

Như đã đề cập ở mục Một số lưu ý khi lụa chọn led driver thì các bạn nên cân nhắc các thông tin sau: dòng điện ngõ ra, điện áp ngõ ra, công suất ngõ ra, cân nhắc theo độ bền của các sản phẩm đã sử dụng trước đó, xem thêm khả năng lắp đặt ngoài trời, kiểu cách đóng gói và đấu nối đưa và sử dụng có dễ dàng không.

Chỗ nào uy tín sửa driver đèn led?

Nếu bạn sống ở khu vực Phú Quốc thì có thể ghé của hàng Phúc Đức Lighting để chúng tôi có thể kiểm tra và sửa chữa thay vì phải mua mới tốn kém. Có thể xem địa chỉ phía dưới website.

Trên đây là những thông tin bổ ích về mạch led driver, một thiết bị không thể thiếu trong chiếu sáng sử dụng công nghệ led. Các bạn có thể tham khảo các thông tin khác tại chuyên mục Đèn pin.

Link tham khảo.

https://www.ledsmagazine.com/company-newsfeed/article/16688734/dimmable-led-lighting-energyefficient-dimming-technology

Tác giả: Tăng Đạt

Bạn hãy chia sẽ bài viết này nếu thấy hữu ích.
0 0 votes
Article Rating
Subscribe
Notify of
guest
0 Comments
Inline Feedbacks
View all comments
0
Would love your thoughts, please comment.x
()
x