LED ovladač ve zkratce
LED je polovodičové zařízení citlivé na charakteristiku a má negativní teplotní charakteristiky. Proto je třeba jej během procesu podávání žádosti stabilizovat a chránit, což má za následek koncept řízení. Zařízení LED mají téměř přísné požadavky na hnací sílu. Na rozdíl od běžných žárovek lze LED připojit přímo k síti 220V AC.
Pohon s konstantním proudem LED
LED je napájena nízkým napětím 2 až 3 volty. Je nutné navrhnout složitý konverzní obvod. LED světla pro různé účely musí být vybaveny různými napájecími adaptéry.
Na mezinárodním trhu mají zahraniční zákazníci velmi vysoké požadavky na převod účinnosti, efektivní výkon, přesnost konstantního proudu, životnost napájecího zdroje a elektromagnetickou kompatibilitu napájecího zdroje LED. Při navrhování dobrého napájecího zdroje je třeba tyto faktory komplexně zvážit, protože napájecí zdroj je v celé lampě. Role je stejně důležitá jako lidské srdce.
Pokud používáte LED jako displej nebo jiné osvětlovací zařízení nebo podsvícení, musí být napájeno konstantním proudem, hlavním
důvody jsou:
- Vyvarujte se překročení maximálního jmenovitého proudu a ovlivnění jeho spolehlivosti.
- Získejte očekávané požadavky na jas a zajistěte konzistenci jasu a chromatičnosti každé LED.
Vlastnosti ovladače LED
Podle pravidel napájení rozvodné sítě a charakteristických požadavků napájecího zdroje pohonu LED je třeba při výběru a návrhu napájecího zdroje pohonu LED zohlednit následující body:
- Vysoká spolehlivost: Je to zejména jako hnací síla LED pouličních světel. Je obtížné jej udržovat a nákladně instalovat ve vysoké nadmořské výšce.
- Vysoká účinnost: Světelná účinnost LED klesá s rostoucí teplotou, takže odvod tepla je velmi důležitý, zejména je ve výbojce nainstalován napájecí zdroj.
LED je energeticky úsporný produkt s vysokou účinností pohonu, nízkou spotřebou energie a nízkou produkcí tepla ve výbojce, což pomáhá snížit nárůst teploty výbojky a zpomalit úpadek LED.
- Vysoký účiník: Účiník je požadavek energetické sítě na zátěž. Obecně neexistují žádné povinné ukazatele pro elektrické spotřebiče s výkonem nižším než 70 W. Přestože je účiník jediného elektrického spotřebiče s nízkým výkonem nízký, bude to mít malý dopad na elektrickou síť. Pokud jsou však světla zapnuta v noci, jsou podobné zátěže příliš koncentrované, což způsobí vážné zatížení elektrické sítě. U napájecích zdrojů LED s výkonem 30 W až 40 W se říká, že v blízké budoucnosti mohou existovat určité indexové požadavky na účiník.
- Režim napájení konstantním proudem;
1) Vícekanálový výstup s konstantním proudem, flexibilní kombinace, porucha jedné LED, neovlivňuje práci ostatních LED a
náklady jsou o něco vyšší.
2) Zdroj stejnosměrného proudu s konstantním proudem, série LED nebo paralelní provoz. Cena je o něco nižší, ale flexibilita je špatná.
Jedna LED selže a ovlivňuje činnost ostatních LED.
Tyto dvě formy po určitou dobu koexistují. Vícekanálový režim napájecího zdroje s konstantním proudem bude lepší z hlediska nákladů a výkonu. Možná je to v budoucnu hlavní směr.
- Přepěťová ochrana: Schopnost LED odolávat rázovým rázům je relativně špatná, zejména schopnost odolávat zpětnému napětí. Je také důležité posílit ochranu v této oblasti. Některá LED světla jsou instalována venku, například LED pouliční osvětlení. V důsledku aktivace zatížení sítě a indukce úderů blesku budou ze systému sítě napadeny různé rázy a některé rázy způsobí poškození LED. Napájecí zdroj pohonu LED proto musí mít schopnost potlačit narušení přepětí a chránit LED před poškozením.
- Ochranná funkce: Kromě konvenční ochranné funkce napájecího zdroje je nejlepší přidat zápornou zpětnou vazbu teploty LED k výstupu konstantního proudu, aby se zabránilo příliš vysoké teplotě LED.
- Ochranný aspekt: Žárovka je instalována venku, konstrukce napájecího zdroje by měla být vodotěsná a odolná proti vlhkosti a vnější plášť by měl být odolný vůči světlu.
- Životnost napájecího zdroje pohonu by měla odpovídat životnosti LED.
- Splňovat požadavky bezpečnostních předpisů a elektromagnetické kompatibility.
Princip pohonu LED
Křivka vztahu mezi poklesem dopředného napětí (VF) a dopředným proudem (IF). Z křivky vidíme, že když dopředné napětí překročí určitou prahovou hodnotu (asi 2 V), která se běžně označuje jako zapínací napětí, lze přibližně předpokládat, že IF a VF jsou proporcionální. V tabulce jsou uvedeny elektrické charakteristiky současných hlavních super jasných LED diod. Z tabulky je patrné, že nejvyšší IF současných ultra-jasných LED může dosáhnout 1A, zatímco VF je obvykle 2 až 4V.
Vzhledem k tomu, že světelné charakteristiky LED jsou obvykle popisovány jako funkce proudu, spíše než jako funkce napětí, křivka vztahu mezi světelným tokem (φV) a IF, může použití zdroje zdroje konstantního proudu lépe řídit jas. Pokles dopředného napětí LED má navíc relativně velký rozsah (až 1 V nebo více). Z křivky VF-IF na výše uvedeném obrázku je patrné, že malá změna VF způsobí velkou změnu IF, což způsobí větší jas. Velká změna.
Křivka vztahu mezi teplotou LED a světelným tokem (φV). Obrázek níže ukazuje, že světelný tok je nepřímo úměrný teplotě. Světelný tok při 85 ° C je poloviční oproti světelnému toku při 25 ° C a světelný výkon při 40 ° C je 1,8násobek světelného toku při 25 ° C. Změna teploty má také určitý vliv na vlnovou délku LED. Proto je dobrý odvod tepla zárukou, že LED bude udržovat konstantní jas.
Proto použití pohonu zdroje s konstantním napětím nemůže zaručit konzistenci jasu LED a ovlivňuje spolehlivost, životnost a útlum světla LED. Proto jsou ultra-jasné LED obvykle poháněny zdrojem konstantního proudu.
Obvod LED pohonu
Kvůli omezení úrovně výkonu LED diod je obvykle nutné řídit více LED diod současně, aby byly splněny požadavky na jas. Proto je pro rozsvícení LED diod zapotřebí speciální obvod pohonu.
Snížení odporu-kapacity: Použijte impedanci kondenzátoru pod AC k omezení vstupního proudu a získání DC
úroveň pro napájení LED. Struktura je jednoduchá, náklady jsou nízké a vstup není izolovaný, což představuje potenciální bezpečnostní rizika.
Účinnost konverze je velmi nízká a nelze dosáhnout kontroly konstantního proudu.
Izolovaný zpětný obvod: Pomocí zpětného obvodu je generována stejnosměrná úroveň na sekundární straně transformátorem a poté je zvlnění této úrovně přiváděno zpět na primární stranu prostřednictvím optočlenu, čímž je samo vzrušeno a stabilní.
Tento druh obvodu splňuje požadavky bezpečnostních předpisů a přesnost výstupního konstantního proudu je lepší a
účinnost konverze je vyšší. Kvůli potřebě optočlenu a obvodu pro regulaci konstantního proudu na sekundární straně však
systém je komplikovaný, objemný a nákladný.
Řešení primární strany: Úplným ovládáním výstupního výkonu a proudu na primární straně střídavého proudu může nejpřesnější dosáhnout přesnosti 5% konstantního proudu a sekundární strana potřebuje pouze jednoduchý výstupní obvod.
Primární strana se při řízení výstupního napětí spoléhá hlavně na zpětnou vazbu pomocné strany, spoléhá se na omezení proudu
odpor k řízení proudu na primární straně a současně znásobuje poměr otáček k řízení přesnosti výstupu
proud. Řešení na původní straně zdědí výhody izolovaného zpětného obvodu, zatímco struktura je jednoduchá a může
dosáhnout malých rozměrů a nízkých nákladů.
Problém konstantní aktuální přesnosti primární strany: Přesnost výroby transformace je obtížné kontrolovat, což vede k velkému driftu výstupního proudu, když řešení primární strany používá transformátor nízké kvality. Proto je řešení na primární straně vylepšeno přidáním obvodu pro řízení konstantního proudu na sekundární straně, který je komplikovanější než běžné řešení na primární straně, ale ve srovnání s řešením flyback může být optočlen stále vynechán a systém má nejvyšší nákladový výkon.
Metoda LED pohonu
Použití lineárního regulátoru pro převod napětí bude čelit problémům se spotřebou energie. Tato metoda je vhodnější pro použití v
konverzní obvody, které se musí vyvarovat šumu (například audio do auta) a nemohou používat přepínací režim. Charakteristikou metody přepínání je, že účinnost převodu je velmi vysoká, ale má také problém s hlukem, takže volba metody převodu
záleží na aplikaci.
Účinnost způsobu řízení nabíjecího čerpadla se obecně mění se změnou vstupního napětí. V aplikacích s a
široká škála změn napětí, jeho účinnost je relativně nízká; a v aplikacích s relativně malým rozsahem změn napětí, pouze když se liší vstupní a výstupní napětí. Když je vztah integrální násobek, jeho účinnost může být maximalizována, ale v praktických aplikacích napájených z baterie je to obtížné dosáhnout. Naproti tomu účinnost přeměny induktoru není ovlivněna
rušení napětí a jeho aplikační omezení jsou menší než u nabíjecího čerpadla.
Nápady na design LED ovladačů
Stav LED jako zdroje podsvícení u přenosných produktů byl neotřesitelný. I ve zdroji podsvícení velkých LCD displejů
LED začala zpochybňovat stav hlavního proudu CCFL (zářivka se studenou katodou); a v oblasti osvětlení se používá LED
jako polovodič Nejdůležitější součásti osvětlení jsou na trhu vyhledávány kvůli mnoha aurám úspory energie, ochrany životního prostředí, dlouhé životnosti a bezúdržbovosti. Obvod pohonu je důležitou součástí produktů LED (světelné diody). Ať už se jedná o osvětlení, podsvícení nebo zobrazovací panel, výběr architektury technologie pohonových obvodů by měl odpovídat konkrétní aplikaci.
Princip LED vyzařující světlo spočívá v přidání dopředného napětí na oba jeho konce, aby se minoritní a majoritní nosiče v polovodiči rekombinovaly a přebytečná energie se uvolnila, což způsobí emisi fotonů.
Hlavní funkcí obvodu pohonu LED je přeměna střídavého napětí na napájecí zdroj s konstantním proudem a současně dokončení shody napětí a proudu LED podle požadavků zařízení LED.
*** Metoda stmívání
Tradiční metoda stmívání; PWM (Pulse Width Modulation), využívající jednoduché digitální pulsy k opakovanému přepínání ovladače LED. Systém potřebuje pouze poskytnout široké a úzké digitální pulsy, aby snadno změnil výstupní proud a upravil jas LED.
Výhody; schopen poskytovat vysoce kvalitní bílé světlo, jednoduchou aplikaci a vysokou účinnost;
Fatální nedostatky; snadno způsobitelné elektromagnetické rušení a někdy dokonce hluk, který mohou slyšet lidské uši.
Důležitý úkol obvodu pohonu LED; podpora
Zvýšení indukčnosti a zvýšení nabíjecího čerpadla jsou dva různé topologické režimy.
„Protože LED je napájena proudem a induktor má nejvyšší účinnost při přeměně proudu, největší výhodou metody zesílení induktoru je jeho vysoká účinnost, která může při správném návrhu přesáhnout 90%;
Nevýhodou je, že elektromagnetické rušení je velmi silné a systémové požadavky na komunikační produkty, jako jsou mobilní telefony, jsou velmi vysoké.
S příchodem nabíjecích čerpadel bude účinnost posilovacích metod využívajících nabíjecí čerpadla nižší než účinnost indukčního posilovače.
Problém, kterému musí návrháři produktů čelit; zlepšit účinnost převodu obvodu pohonu.
Přispívá k prodloužení pohotovostní doby přenosných produktů při řešení problému s rozptylem tepla LED, zejména v oblasti osvětlení pomocí vysoce výkonných LED.
1) Když LED pracuje, musí mít komponenty stabilizující konstantní proud a napětí; měl by mít charakteristiky rozdělení vysokého napětí a nízkou spotřebu energie, jinak by LED s vyšší účinností způsobily celkovou účinnost systému kvůli vysoké spotřebě napájecího obvodu. Výrazně sníženo.
2) Pokud je to možné, nepoužívejte jako hlavní obvod omezující proud ovladače LED rezistory nebo obvody sériového regulátoru napětí; místo toho použijte vysoce účinné obvody, jako jsou kondenzátory, induktory nebo aktivní spínací obvody, abyste zajistili vysokou účinnost systému LED.
Použití sériově integrovaného obvodu s konstantním výkonem může udržovat konstantní světelný výkon LED v širokém rozsahu napájecího zdroje, ale obecný obvod IC proto sníží účinnost. Použití aktivního spínacího obvodu může zajistit, že se dosáhne konstantního výstupního výkonu, když se napájecí napětí výrazně změní při vysoké účinnosti konverze.
Díky svým jedinečným výhodám však může efektivně pracovat pod bezpečným a speciálním napětím (podvodní lampy v bazénech, brouzdaliště, minerální lampy). Kromě toho má své vlastní jedinečné výhody v přímém využívání zelené elektřiny (solární energie, větrná energie atd.) A nouzového osvětlení. Zejména pokud jde o stmívání, LED diody mohou nejen dosáhnout 0-100% stmívání, ale také zajistit vysokou světelnou účinnost během procesu stmívání, aniž by byla ohrožena životnost LED, což je u plynových výbojek obtížné.
DC řízení
LED je zařízení poháněné proudem a jeho jas je úměrný dopřednému proudu. Existují dva způsoby, jak řídit dopředný proud.
První metodou je použití křivky LED V-I k určení napětí aplikovaného na LED k vytvoření očekávaného dopředného proudu. Jeho realizační metoda obecně využívá napájecí napětí a předřadný odpor. Jak je popsáno níže, tato metoda má několik nedostatků. Jakákoli změna dopředného napětí LED způsobí změnu proudu LED. Pokud je jmenovité dopředné napětí 3,6 V, je proud LED 20 mA. Pokud se napětí stane 4,0 V, což je specifická změna napětí způsobená změnami teploty nebo výrobou, dopředný proud se sníží na 14 mA. 11% změna dopředného napětí bude mít za následek větší změnu dopředného proudu, a to až o 30%. Navíc, v závislosti na dostupném vstupním napětí, úbytek napětí a spotřeba energie předřadného rezistoru budou plýtvat energií a snižovat životnost baterie.
Druhá metoda je také upřednostňovanou metodou úpravy proudu LED pomocí napájení konstantním proudem k napájení LED.
vysoká účinnost
Životnost baterie je u přenosných aplikací zásadní. Pokud je ovladač LED praktický, musí být vysoce účinný. Měření účinnosti
ovladače LED se liší od typického napájecího zdroje. Typické měření účinnosti napájení je definováno jako výstupní výkon dělený vstupním výkonem. U ovladačů LED není výstupní výkon relevantní parametr. Důležitá je hodnota vstupního výkonu potřebného k dosažení očekávaného jasu LED. To lze určit jednoduše vydělením výkonu LED a vstupního výkonu.
Poznámka: Pokud je takto definována účinnost, ztrátový výkon v rezistoru s aktuálním smyslem způsobí ztrátový výkon v napájecím zdroji. Prostřednictvím vzorce zobrazeného na obrázku 3 vidíme, že menší snímání proudu a napětí vytvoří ovladač LED s vyšší účinností. Obrázek 4 ilustruje zlepšení účinnosti napájecího zdroje s referenčním napětím 0,25 V ve srovnání s napájecím zdrojem s referenčním napětím 1 V. Účinnější je napájecí zdroj s nižším proudem. Bez ohledu na vstupní napětí nebo proud LED, pokud jsou jiné podmínky stejné, může se zlepšit nižší referenční napětí účinnost a prodloužit životnost baterie.
Jak dlouhá je životnost ovladače LED
Teplota pracovního prostředí kondenzátoru v drsném prostředí bude vyšší než 95 ° C. Někteří lidé také navrhli, zda lze použít keramické nebo pevné kondenzátory, ale současnou technologii kondenzátorů nelze přeměnit na vysokonapěťové a velkokapacitní. Dobré sedlo samozřejmě musí být vybaveno dobrým koněm. Použití kondenzátorů s dlouhou životností nemusí nutně zaručovat životnost napájecího zdroje. Chcete-li zlepšit životnost napájecího zdroje, je třeba ho zlepšit mnoha způsoby: použijte kondenzátor s vyšší životností ke zlepšení účinnosti napájecího zdroje a vytvoření dobrého napájecího zdroje Optimalizovaný design rozptylu tepla lamp a luceren. Aby se snížila hmotnost zvážením kompaktní konstrukce žárovek, mnoho společností zabývajících se osvětlením vyžaduje, aby byl napájecí zdroj malý a instalován ve stísněném prostoru, a podmínky odvodu tepla napájecího zdroje jsou omezené. Proto jsou vysoká účinnost, malé rozměry a lepší design rozptylu tepla výzvou, které LED zdroje dodávají.
V tradičních lampách, s výjimkou části energie přeměněné na energii světla, se většina energie přeměňuje na energii infračerveného záření a vyzařuje se do vnějšího prostoru lampy, zatímco LED lampy se liší. LED diody vyzařují světlo z polovodičů. Kromě části energie přeměněné na energii světla se většina energie přeměňuje na energii tepelnou, kterou lze rozptýlit pouze tělem lampy úzce integrovaným do čipu.
Pro celkovou krásu struktury produktu svítidla obchodníci často navrhují napájecí zdroj LED a strukturu těla LED lampy. Teplo LED a teplo napájecího zdroje jsou superponovány, takže napájecí zdroj a světelný zdroj LED jsou v drsném pracovním prostředí. Když teplota překročí určitou teplotu, napájení LED a životnost LED se výrazně sníží. Pokud je uvnitř napájecího zdroje nastavena teplotní ochrana, lampa se opakovaně zapíná a vypíná. Pokud není nastavena teplotní ochrana, dojde k poškození zařízení napájecího zdroje při vysoké teplotě a urychlí se rozpad světla LED.
Napájecí zdroj LED je spínaný napájecí zdroj. Kvalita a spolehlivost spínaného napájecího zdroje závisí na jeho konstrukci obvodu, výrobním procesu a kvalitě zařízení. Elektrolytický kondenzátor je nezbytnou součástí vysoce výkonného spínacího zdroje.
Normální životnost spínacího napájecího zdroje závisí na životnosti elektrolytického kondenzátoru použitého v napájecím zdroji a životnost elektrolytického kondenzátoru závisí na životnosti samotného kondenzátoru a provozní teplotě.
Životnost elektrolytických kondenzátorů se při různých teplotách velmi liší.
Vezměte si jako příklad vynikající elektrolytický kondenzátor zahraniční značky:
Jeho univerzální garantovaná hodnota životnosti kondenzátoru -40 ℃ – + 105 ℃ je 4000 hodin (při plném zatížení 105 ℃). Pokud při návrhu použijeme maximální hodnotu zátěže zvlnění proudu kondenzátoru na 85%, pak: podle poskytnutého vzorce pro odhad životnosti
Životnost kondenzátoru při 65 ° C lze zaručit pouze asi 80 000 hodin;
Životnost kondenzátoru při 75 ° C lze zaručit pouze přibližně 40 000 hodin;
Životnost kondenzátoru při 85 ° C může zaručit pouze asi 20 000 hodin;
Životnost kondenzátoru při 95 ° C lze zaručit pouze přibližně 10 000 hodin;
Výpočet z výše uvedeného: pokaždé, když teplota elektrolytického kondenzátoru stoupne o 10 ° C, životnost se sníží na polovinu.
Teplota pracovního prostředí lampy: V některých oblastech může venkovní povrchová teplota v letní noci dosáhnout 40 ℃ nebo dokonce vyšší.
Nárůst tělesné teploty lampy: Jelikož velké množství tepla generovaného samotnou LED spoléhá na to, že se kryt rozptýlí, rozumná konstrukce teploty pláště LED lampy je mezi 20 ℃ -25 ℃. To znamená: za pracovních podmínek pokojové teploty 25 ° C je teplota pouzdra lampy asi 45 ℃ -50 ℃.
Zvýšení vlastní teploty napájecího zdroje: Zvýšení teploty napájecího zařízení s lepší konstrukcí napájecího zdroje je asi 25-30 ℃ a zvýšení teploty horšího provedení je větší než 35 ℃. Venkovní napájecí zdroj LED vyžaduje vodotěsnost a pro úroveň ochrany je vyžadován uzavřený kryt. Stále více výrobců vyžaduje zpracování lepidla. Různé koloidní materiály mají různé ceny a náklady a různou tepelnou vodivost. Levné lepidlo má špatnou tepelnou vodivost a vyžaduje vysokoteplotní pečení, které často způsobí různé stupně neviditelného poškození a napjatého namáhání součástí. „Zanechává skrytá nebezpečí. (Díky špatnému ošetření rozptylem tepla je pracovní prostředí elektrolytického kondenzátoru ve skořápce jako termoska a akumulace teploty nemůže být uvolněna).
