NGUỒN ĐÈN LED (LED Driver)

1. Nguồn Đèn LED là gì?

• 1.1 Nguồn Đèn LED là gì?

Nguồn đèn LED (hay còn gọi là LED Driver, LED Power Supplier, trình điều khiển đèn LED) là bộ phận chuyển đổi điện áp từ AC-DC hoặc từ DC-DC để cấp nguồn phù hợp cho LED. Có thể nói, LED Driver có nhiệm vụ tương tự như chấn lưu của đèn huỳnh quang. Chúng đều là bộ phận cung cấp cho đèn một lượng điện vừa đủ để hoạt động ổn định.

Cấu tạo của bộ nguồn đèn LED từ rất nhiều linh kiện điện tử khác nhau, chất lượng các linh kiện khác nhau cũng tạo nên chất lượng của nguồn đèn LED khác nhau.

• 1.2 Vai trò của Led Driver đối với Đèn LED

- Nguồn led có vai trò rất quan trọng trong việc phát sáng của đèn led. Cung cấp nguồn điện áp thích hợp và giúp đảm bảo ổn định hoạt động của đèn led.
- Trong quá trình hoạt động nếu có một sự thay đổi nhỏ cũng sẽ khiến đèn xảy ra vấn đề. Nên chúng sẽ bảo vệ đèn led khỏi biến động điện áp hoặc biến động dòng điện.
- Giúp đèn led chiếu sáng ổn định, kéo dài tuổi thọ cho đèn led
Ngoài ra, bộ nguồn còn bảo vệ toàn diện, tăng độ bền cho trình điều khiển đèn LED. Nếu gặp các lỗi như điện thấp áp và cao áp cho đầu ra và đầu vào, tải mở và đầu ra sẽ được xử lý. Chức năng bảo vệ thích ứng nhiệt độ ở bộ vi mạch cũng giúp quản lý sức nóng đèn LED hiệu quả hơn.

2. Cấu tạo bộ nguồn đèn LED (LED Driver)

Cấu tạo của LED Driver khá phức tạp, với những loại đèn chuyên dụng thì lại yêu cầu một bộ nguồn có cấu tạo càng phức tạp hơn bởi các thiết bị này đòi hỏi tính an toàn cao trong quá trình sử dụng. Tuy nhiên, hầu hết các loại LED Driver đều có cấu tạo chung bao gồm những thành phần sau:

2.1 4 Bộ Phận Chính của Driver LED

Diode chỉnh lưu

• Các loại đèn LED đều sử dụng điện áp một chiều. Vì vậy luôn cần có diode chỉnh lưu để biến dòng điện xoay chiều AC thành một chiều DC cho đèn LED sử dụng.

Biến áp

• Điện áp dân dụng của chúng ta thường dùng là 220V, nhưng Đèn LED lại sử dụng các mức điện áp thấp hơn nhiều, vì thế biến áp trong bộ nguồn đèn LED sẽ đảm nhiệm vai trò biến điện áp dân dụng xuống mức điện áp thích hợp để đèn LED sử dụng.
• Vậy nên, chất lượng của biến áp sẽ quyết định đến chất lượng cũng như khả năng tiết kiệm điện.

Tụ hóa

• Tụ lọc nguồn đầu vào: San phẳng và lọc nhiễu điện áp đầu vào giúp dòng ổn định trước khi đưa qua tụ lọc thứ cấp.
• Tụ lọc nguồn đầu ra: Các tụ lọc thứ cấp sẽ tiếp tục lọc điện áp đầu ra để thành điện áp một chiều giúp đèn chiếu sáng ổn định hơn.

IC, Mosfet công suất

• Mosfet là bộ phận quan trọng trong Nguồn LED Driver. Bộ phận Mosfet có thể đóng cắt với tần số rất cao. 
• Nó cùng với IC giúp tạo ra xung động một chiều để biến áp có thể hoạt động.
• 2 thành phần này có thể được xem như là trái tim của bộ nguồn.

2.2 Các bộ phận khác trong nguồn LED

• Cầu chì: Ngắt điện khi có sự cố xảy ra, giúp bảo vệ LED driver cũng như chip LED trước các rủi ro có thể xảy ra.
• Tụ lọc nhiễu: Sau khi xung một chiều từ Mosfet ra, bộ phận lọc nhiễu sẽ giúp cho xung một chiều ổn định, không bị nhiễu do hoạt động của Mosfet. Ngoài ra nó còn dùng để lọc nhiễu khi sét đánh hoặc do các thiết bị điện khác gây ra đi theo đường điện lưới vào mạch.
• Tụ lọc áp: Phân dòng, loại bỏ các nhiễu áp cao để tăng tuổi thọ đèn led.
• Tụ chống sét (điện trở phụ thuộc điện áp (VDR)): Chúng được mắc song song với nguồn AC IN và nằm sau cầu chì. Có chức năng chống sét, giúp cho đèn LED có thể hoạt động ổn định ngoài trời kể cả dưới điều kiện thời tiết mưa gió, sấm chớp,…
• Tản nhiệt: Giữ vai trò khuếch tán nhiệt ra ngoài cho bộ nguồn, tránh tình trạng căng thẳng nhiệt. 

3. Nguyên lý mạch LED Driver

3.1 Sơ đồ mạch driver LED

3.2 Nguyên lý hoạt động

Khối 1 

• Cầu đi-ốt có chức năng chỉnh lưu, biến nguồn điện xoay chiều AC đầu vào thành dòng điện một chiều DC.

Khối 2

• Đây là bộ phận được coi là như “trái tim” của bộ nguồn Driver bao gồm IC điều khiển cùng bộ đóng ngắt Mosfet. 
• Nguyên lý hoạt động của khối này là tạo nên những xung dao động một chiều, làm khối 4 hoạt động. 
• Dòng điện khi có những sự thay đổi thì IC sẽ điều khiển đóng ngắt Mosfet để giúp công suất luôn được đảm bảo. 

Khối 3

• Khối có chức năng làm phẳng xung điện đầu ra của Mosfet. Khi xung một chiều ra khỏi mosfet do hoạt động đóng ngắt của Mosfet nên xung sẽ không phẳng mà bị nhiễu kim. 
• Khối 3 này sẽ có tác dụng làm phẳng xung điện, loại trừ nhiễu áp cao từ đó có thể giúp tăng tuổi thọ của bóng đèn led. 
• Chú ý: chỉ những bộ nguồn cao cấp mới sở hữu khối này.

Khối 4

• Khối điều chỉnh ngưỡng điện áp xuống mức hoạt động của đèn led là 10V. 12V hay 24VDC. 
• Nếu biến áp càng tốt thì hiệu suất hoạt động của bộ nguồn càng cao.

Khối 5

• Đây là các bộ tụ điện lọc điện áp đầu ra. San phẳng điện áp đầu ra giúp ánh sáng phát ra từ chip led hoạt động được ổn định. 
• Với các bộ nguồn kém chất lượng thì tụ điện sẽ không đủ lớn để xử lý và khiến cho đèn dễ xảy ra lỗi hơn trong quá trình hoạt động.

Khối 6

• Khối cuối cùng chính là đèn led. Chip led trong thân đèn phát sáng khi có dòng điện chạy qua làm điot phát sáng. 

4. Đánh giá các loại LED Driver

4.1 LED Driver dòng không đổi

• Trong mỗi Driver dòng không đổi liên tục thay đổi điện áp trên mạch điện tử của nó để giữ và duy trì một dòng điện không đổi.

Ưu điểm	Nhược điểm
Tránh đèn vượt khỏi quy định dòng tối đa cho các đèn LED. Hạn chế việc gia tăng nhiệt/cháy đèn. Dễ dàng cho nhà thiết kế chiếu sáng và ứng dụng điều khiển, tạo ra một ánh sáng với độ sáng ổn định và nhất quán hơn.	Hạn chế sử dụng cho đèn led công suất thấp

4.2 LED Driver điện áp không đổi

• Loại nguồn đèn LED này dùng để biến điện áp thông thường 220V thành điện áp một chiều và không đổi. Loại nguồn này có chi phí thấp hơn so với những nguồn khác, vì vậy có thể hạ giá thành của đèn LED xuống. Đây cũng là bộ nguồn Đèn LED rất phổ biến đối với các kỹ sư thiết kế và lắp đặt.

Ưu điểm	Nhược điểm
Là một công nghệ quen thuộc giúp cho các kỹ sư dễ dàng hơn trong việc thiết kế và lắp đặt. Các chi phí có thể thấp hơn, đặc biệt là khi ứng dụng quy mô lớn hơn.	Chỉ dùng cho đèn led hoặc hệ thống điện nào đã được xác định sẵn dùng cho một mức điện thế nhất định

 

4.3 LED Driver sử dụng điện trở để hạ áp

• Đây là loại driver cơ bản nhất cũng như thô sơ nhất của đèn LED. Nguyên lý hoạt động của loại LED driver này là sử dụng điện trở để hạ điện áp xuống mức thích hợp cho đèn LED sử dụng. Tuy nhiên, loại nguồn này hiện không được sử dụng phổ biến nữa do nó tồn tại nhiều hạn chế, nhất là với những loại đèn hiện đại, chất lượng cao.

Ưu điểm	Nhược điểm
Có thể sử dụng trong thiết kế các loại đèn giá rẻ, chất lượng thấp.	Sản phẩm đời cũ nên còn ít các loại đèn Led sử dụng Drive này

4.4 Nguồn LED sử dụng IC

• Loại LED Driver này sử dụng IC cùng với biến trở để chuyển đổi dòng điện sao cho phù hợp với yêu cầu của các đèn LED. Loại nguồn đèn LED này có tính năng nổi bật hơn so với loại nguồn sử dụng điện trở. Chúng giúp tạo dòng cố định dù điện áp có bị biến đổi.

Ưu điểm	Nhược điểm
Đảm bảo hoạt động của đèn luôn ổn định và không  có trục trặc gì xảy ra.  Có thể giữ điện áp đầu ở mức ổn định kể cả khi điện áp tăng hay giảm lượng lớn thất thường.	Là loại Drive đời sau, giá thành cao hơn.

4.5 LED Driver Dimmable

• Nhìn chung, LED Driver Dimmable có thể nói là dòng hiện đại nhất trong số các dòng của LED Driver. Loại nguồn này sử dụng chiết áp để có thể thay đổi độ sáng của đèn LED theo ý muốn. Chức năng này của đèn LED được ứng dụng rất nhiều trong các thiết bị chiếu sáng hiện đại.

Ưu điểm	Nhược điểm
Sở hữu tính năng vượt trội và được ứng dụng rộng rãi nhất để thiết kế các loại đèn led chiếu sáng hiện nay. Có thể sử dụng với bộ chiết áp để thay đổi độ sáng của ánh sáng đèn led theo ý muốn để phù hợp với từng không gian khác nhau	Quá trình lắp đặt phức tạp hơn, tốn kém thời gian. Giá thành cao hơn các loại nguồn khác.

5. Công Suất

• Xác định công suất tiêu thụ của đèn (bao nhiêu watt)
• Công suất driver phải bằng hoặc cao hơn 20% công suất đèn ( công suất driver = công suất đèn x 1.2)
• Ví dụ, chúng ta có 4 dây đèn LED với công suất khoảng 12W mỗi cái. Đơn giản nhẩm ra bạn có thể biết tổng số công suất của chúng là 48W. Bây giờ chúng ta cộng thêm 20% bằng 48 x 1.2 = 57,6W. Bộ nguồn chúng ta cần là 60W hoặc cao hơn.

6. LED Driver sử dụng phổ biến cho đèn LED

6.1 Driver LED 12V

• Điện áp đầu ra: 12V, điện áp này đảm bảo an toàn cho đèn led và người dùng.
• Ứng dụng dùng cho đèn led chiếu sáng dân dụng, đèn led trang trí, quảng cáo,…

6.2 Nguồn LED 24V

• Điện áp đầu ra 24V phù hợp với không gian lắp đặt dễ có nước tác động. 
• Điện áp này đảm bảo an toàn cho đèn led và người dùng khi dùng cho đèn chiếu sáng dưới nước hoặc đèn ngoài trời. 

6.3 Nguồn LED Driver 36V

• Led Driver 36V có kích thước nhỏ gọn, dễ dàng lắp đặt. 
• Nguồn giúp biến đổi điện áp xoay chiều sang 1 chiều cấp nguồn cho các thiết bị.
• Nguồn 36V thường sử dụng trong tủ điện công nghiệp, các hộ gia đình, cho camera, cho bảng quảng cáo led, máy bơm DC…

6.4 Nguồn LED 220V

• Thường dùng để biến đổi dòng điện 1 chiều AC 220V ra DC 220V. 
• Thường được dùng để gắn cho đèn led dây; đèn nhà xưởng.
• Nguồn 220v dùng cho led dây có sự đa dạng về công suất, nhằm đáp ứng tối đa mọi nhu cầu sử dụng. 
• Công suất tải tối đa 50M led dây.

6.5 Nguồn LED Driver 18w

• Nguồn led Driver 18w là bộ nguồn chỉ dùng cho đèn led có công suất 18w. 
• Ứng dụng cho các loại đèn led dân dụng hoặc đèn led trang trí công suất nhỏ.

7. Nhiệt Độ Và Thời Tiết

7.1 Nhiệt độ:

• Driver hoạt động hiệu quả nhất khi chúng được sử dụng trong mức thông số nhiệt của chúng, bao gồm mức nhiệt hoạt động an toàn. Đừng sử dụng nguồn điện ở những nơi tích tụ điện và vượt khỏi mức độ nhiệt an toàn của driver

7.2 Cấp độ bảo vệ IP:

• Đèn led nói chung và đèn led công nghiệp nói riêng sẽ hoạt động ở những vị trí chịu tác động của môi trường lớn (vd đèn pha ngoài trời, đèn pha cầu cảng, …) do vậy không thể tránh khỏi tác động của bụi và nước.

Do đó, nguồn đèn led cần đạt cấp độ IP nhằm giúp đèn hoạt động hiệu quả và an toàn ở mọi điều kiện, cấp độ Ip đạt được càng cao thì driver đèn càng an toàn.

8. Các Thương Hiệu Led Driver Tốt Nhất Hiện Nay.

8.1 Nguồn led Meanwell:

• Meanwell là một thương hiệu không chỉ nổi tiếng tại Đài Loan mà còn được ưa chuộng ở Mỹ và Châu Âu.
• Được sản xuất với công nghệ hiện đại, với thiết kế nhỏ gọn phù hợp, tiện lợi với nhiều mục đích sử dụng.
• Sản phẩm đa dạng mẫu mã, công suất nên nguồn Driver hãng Meanwell là loại linh kiện được sử dụng phổ biến nhất cho đèn led hiện nay.

8.2 Nguồn led thương hiệu Meanwell

• Ưu điểm nổi trội của nguồn hãng Meanwell là giá thành rẻ, giúp các đơn vị sản xuất đèn led tiết kiệm chi phí nhập linh kiện.

8.3 Led Driver Philips

• Philips là thương hiệu có độ tin cậy cao trên thị trường Việt Nam.
• Sản phẩm đa dạng: nguồn cho đèn đường, nguồn Philips Xitanium 100w, 150w,…
• Chính sách bảo hành của hãng Philips luôn đảm bảo quyền lợi cho khách hàng.

8.4 Nguồn Driver Done

• Done là thương hiệu sản xuất nguồn Driver có uy tín tại Đài Loan. Hãng chủ yếu sản xuất nguồn giá rẻ với đa dạng dòng công suất: 50w, 100w, 150w, 200w,….
• Hiệu suất hoạt động của nguồn đạt 95%, cung cấp điện ổn định cho đèn led.
• Tuy nhiên, vì là dòng giá rẻ nên led driver Done không được sử dụng phổ biến cho các dòng đèn led chất lượng như hãng nguồn khác.

9. Những yếu tố ảnh hưởng đến tuổi thọ của đèn led 

    Qua những tổng hợp ở trên, Chúng ta đã biết Bộ chuyển nguồn đèn LED chính là yếu tố hàng đầu quyết định tuổi thọ của bộ đèn LED chiếu sáng. Vậy tuổi thọ của mỗi chiếc đèn led sẽ bị ảnh hưởng như thế nào, xin mời mọi người cùng tiếp tục tìm hiểu ngay mục dưới đây:

• Bộ nguồn (Driver)
  Bộ nguồn trong mỗi thiết bị đèn led đóng vai trò biến đổi dòng điện từ xoay chiều sang một chiều. Như vậy đèn mới có thể hoạt động ổn định. Nếu bộ nguồn không đạt tiêu chuẩn đương nhiên sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến tuổi thọ của đèn.

• Bộ tản nhiệt
     Được biết nếu đèn led hoạt động ở mức 85 độ C, tuổi thọ của đèn sẽ giảm đi 50%. Khi đèn lên đến 105 độ C, đèn sẽ ngừng hoạt động. Bởi chip led vốn rất nhạy cảm với nhiệt độ cao. Để khắc phục nhược điểm này các nhà sản xuất đã trang bị cho đèn led bộ phận đế tản nhiệt. Phần đế tản nhiệt thường làm từ chất liệu hợp kim nhôm có khả năng dẫn nhiệt và thoát nhiệt nhanh. Đồng thời, đế tản nhiệt còn được thiết kế với các đường rãnh song song giúp cho đèn tỏa nhiệt nhanh hơn khi nhiệt độ lên cao.
     Do đó khi đi mua đèn led bạn nên ưu tiên lựa chọn các sản phẩm có phần đế tản nhiệt chất lượng. Bạn có thể để đèn hoạt động trong vài giờ liên tục rồi kiểm tra xem đèn có nóng lên nhiều không.

• Nhiệt độ môi trường xung quanh
    Mặc dù bộ phận tản nhiệt đã đóng vai trò làm giảm nhiệt độ của đèn, duy trì tuổi thọ cho thiết bị. Tuy nhiên, nhiệt độ cao từ môi trường cũng là một tác nhân khiến cho đèn bị giảm tuổi thọ.
    Vì vậy để đảm bảo tuổi thọ của mỗi tiết bị led; bạn cần chọn vị trí lắp đặt phù hợp. Bạn nên lắp đặt đèn led ở những nơi khô ráo; thông thoáng để quá trình thoát nhiệt của đèn diễn ra nhanh hơn. Ở môi trường nhà xưởng, bạn nên lựa chọn loại đèn led chống cháy nổ để hạn chế rủi ro trong sản xuất.

• Độ ẩm từ môi trường
     Độ ẩm từ môi trường có thể xâm nhập vào các bộ phận bên trong đèn. Từ đó khiến các bộ phận đó bị trục trặc, ảnh hưởng trực tiếp đến tuổi thọ thiết bị. Đó chính là lý do bạn cần quan tâm đến chỉ số IP khi mua bất kỳ chiếc đèn led nào. Thông thường với đèn led lắp đặt trên cao thì IP65 hoặc IP66 là đã khá ổn. Còn nếu lắp đặt đèn ở khu vực hồ bơi; bạn nên chọn đèn có IP68.

• Nguồn điện cung cấp
      Muốn đảm bảo tuổi thọ cho mỗi chiếc đèn led; nguồn điện cung cấp cần phải ổn định. Điện áp sử dụng phải đúng với số trên thiết bị.

10. Tuổi thọ của đèn led

10.1 Tuổi thọ thực tế:

•    Tuổi thọ trung bình ghi trên mỗi thiết bị thường là khoảng 60.000 giờ. Thậm chí một số mẫu đèn led còn có tuổi thọ lên đến 100.000 giờ. Nhưng liệu thực tế đèn led có đạt đến thời gian hoạt động như vậy? Đây luôn là mối quan tâm của rất nhiều người dùng.
•   Thực tế tuổi thọ của đèn led bị ảnh hưởng nhiều yếu tố theo phân tích ở mục trên. Nếu được cấu tạo từ các linh kiện chất lượng; tuổi thọ của đèn sẽ không khác nhiều so với số ghi. Dù ít nhiều có sự chênh lệch ít nhiều từ lý thuyết và thực tế sử dụng nhưng đèn led vẫn là dòng thiết bị có tính bền bỉ cao. Dù tuổi thọ đèn có thể thấp hơn đôi chút trong thực tế sử dụng. Nhưng nếu so sánh với đèn sợi đốt, đèn huỳnh quang,.. Thì đèn led vẫn có tuổi thọ cao hơn hẳn.

10.2 Làm thế nào để tăng tuổi thọ cho đèn led?

• Để gia tăng tuổi thọ đèn led, bạn chỉ cần chú ý thực hiện một vài việc trong quá trình sử dụng. Chẳng hạn như hạn chế tắt bật đèn liên tục, thường xuyên vệ sinh bảo trì cho đèn, lắp đặt đèn ở nơi thông thoáng,..
• Quan trọng hơn, bạn cần lựa chọn các nhà sản xuất đèn led chất lượng; có xưởng lắp ráp và đảm bảo quá trình kiểm định khắt khe của cơ quan chức năng. Cùng với các cam kết về chế độ bảo hành sau bán hàng.

Một số lưu ý khác:

     Trong các bộ phận của đèn LED chúng ta thường thấy hỏng nhiều nhất đó là bộ nguồn, sau đó mới đến chip LED. Sở dĩ như vậy là vì bộ nguồn cấu thành từ nhiều linh kiện khác nhau. Để giảm giá thành, nhà sản xuất có thể giảm bớt đi một số bộ phận mà bộ nguồn vẫn có thể hoạt động được trong một khoảng thời gian nào đó. Người tiêu dùng không thể nhận ra điều này vì nó nằm đằng sau một lớp vỏ, và nếu có bóc lớp vỏ đó ra thì cũng không có đủ phương tiện để kiểm tra. Do đó, hãy thật cẩn trọng khi lựa chọn đèn LED nhất là khi giá sản phẩm đó RẺ BẤT NGỜ.

Nguồn: Biên tập lại Internet

• Xem thêm các Linh kiện đèn LED của Zalaa
• Catalog sản phẩm: Tại đây