All-Electronics ще намери подходящия LED захранващ блок за LED светлина

Колкото и да изглежда просто, сложно е: търсенето на най-доброто LED захранване за съществуващ или нов дизайн на осветителното тяло.

Първото решение: постоянен ток или постоянно напрежение?

Ключови данни

Тази статия се занимава с най-важните критерии при избора на подходящото LED захранване за осветително тяло. Един акцент е върху проектирането на правилния диапазон на изходното напрежение за драйвери с постоянен ток. Поради техническото развитие се разработват предимствата на новите захранвания с постоянен ток в сравнение с предишните драйвери с постоянен ток.

Ако например резистори или LED модули на драйвера ограничават тока на LED платката (фиг. 1), се изисква захранващ блок с постоянно изходно напрежение (постоянно напрежение/CV). Ако приложението трябва да бъде и с възможност за димиране, влизат в сила захранвания с PWM изход. С PWM захранващо устройство постоянното напрежение се включва и изключва много бързо. В зависимост от съотношението включване/изключване, в очите ни има по-светло или по-тъмно осветление. Когато избират PWM честотата, разработчиците трябва да се уверят, че тя не пречи твърде много на очите или усещането за тялото. Трябва да се спазва и взаимовръзката с фотоапаратите. Mean Well предлага серията PMW с достатъчно висока честота на превключване от 1,47 kHz.
За да постигне възможно най-висока ефективност на осветителното тяло, днес производителят обикновено използва висококачествени захранвания с постоянен ток. По този начин се елиминира загубата на мощност поради натоварването на съпротивлението като ограничение на тока. Захранването регулира постоянния ток.

Определете обхвата на напрежението на LED драйвера

Изборът на LED драйвер с подходящ работен обхват на напрежението (постоянен обхват на тока) може да изглежда ясен, но има няколко точки, които трябва да се имат предвид. Именно с този подбор много често се допускат грешки.

За какво да внимавате:

LED напреженията напред варират от чип до чип.
LED напрежението се променя, когато температурата на кръстовището се повишава или спада. Тъй като правилното функциониране на драйвера е от решаващо значение за функционалността и надеждността на осветителното тяло, струва си да се проучат подробностите за факторите, които влияят по-отблизо на LED напрежението.

LED напрежения напред

Фиг. 1: Електрическа схема за LED захранвания от Mean Well. Значи добре

За да постигнат целта на оптичните изисквания, разработчиците първо трябва да определят вида и количеството на светодиода и контролния му ток. Има определен брой светодиоди и тогава може да се направи първата оценка на работното напрежение на светодиодите. Това се прави чрез умножаване на броя на светодиодите в низ с типичното напрежение напред (V напред) на този светодиод (формула 1):

Vforward_total = Vforward × Num/String

За да могат да определят точната площ, разработчиците все още трябва да вземат предвид следните точки:

LED V/I свойства

Фигура 2: Примерна крива на напрежението за драйвери в LED приложения. Emtron

С идеалния светодиод напрежението напред не се променя с увеличаване на тока. В действителност обаче напрежението напред се променя с тока и е важно да проверите LED напрежението въз основа на действителния ток, зададен от дизайнера, вместо да се позовавате на стандартното състояние на теста от листа с данни.

В следващия пример (фиг. 2) типичното напрежение на светодиода е 3,2 V. Ако светодиодът се използва при 1 A вместо 350 mA, действителното типично LED напрежение сега е 3,8 вместо 3,2 V. V. Тази разлика от 0,6 V може да доведе до съвсем различен резултат, когато много светодиоди са свързани последователно. Освен това ситуацията може да се влоши, ако светодиодният драйвер има висок пулсационен ток, който би довел до пиков ток над 1 A и по този начин надвишава пиковото напрежение от 3,8 V.

LED толеранс на производството

Напреженията на LED на всеки LED чип ще варират поради дрейфа на процеса. Този пример предполага производство с тесен толеранс, което води до нормално разпределение. Поради толеранса на напрежението по време на производството има разлика между типичното напрежение напред и напрежението напред, което всъщност може да се очаква.
Въпреки че абсолютният максимум или минимум е обикновено статистически ± 10 процента, статистически погледнато, колкото по-вероятно е комбинираното напрежение напред да бъде около типичната стойност на напрежението, толкова повече светодиоди са свързани последователно. Тук е препоръчително да се създаде известно напрежение. Разстоянието от 10 процента до типичното напрежение се счита за безопасно.

LED напрежение напред като функция от температурата

Фигура 3: Температура спрямо Напрежение напред - с повишаване на температурата напрежението напред намалява. Emtron

Предното напрежение на LED има отрицателен температурен коефициент. Това означава, че колкото по-висока е температурата, толкова по-ниско е напрежението напред. Тъй като светодиодът е самозагряващ се елемент и осветителното тяло е правилно проектирано, непрекъснатата работна температура и работното напрежение на светодиода обикновено са доста стабилни. Най-лошият случай се случва, когато светлината е включена, когато температурата е ниска.

За да се оцени допълнителното изискване за напрежение при ниска температура, спецификацията на LED осигурява типична V-T крива според стандартните условия на изпитване. Много производители предлагат и софтуерен инструмент за проверка на напрежението, използвайки променливи параметри като температура на кръстовището (Tj), задвижващ ток и т.н.

Може да има огромна разлика в изискванията за напрежение поради ниска температура и изисквания за напрежение поради производствен толеранс или текуща разлика. Когато температурата е ниска, изискването за напрежение е само временно и следователно дизайнерите не трябва да проектират тази увеличена стойност на напрежението за непрекъсната работа.

На пазара има някои LED драйвери, които са оборудвани с адаптивна функция за напрежение, за да осигурят краткосрочното изискване за напрежение. Например HLG-480H-C от Mean Well има тази функция, с която изходният ток може автоматично да се намали, за да може да изведе по-високо изходно напрежение. Общата изходна мощност не е превишена. Когато потребителите включат лампата и тя постепенно се затопли, напрежението, а също и токът ще спаднат до зададената стойност. LED захранването HLG-480H-C1400, което работи при 171 до 343 V, може временно да осигури 412 V, за да може да стартира светлините при много ниски температури.

пример

Фиг. 4: Извадка от информационния лист на HLG-480H-C2100. Emtron

В едно осветително тяло се използват 100 светодиода, както е показано на фигура 3. Контролният ток е 1,05 А. Има общо 2 струни с 50 светодиода. Най-ниската работна температура според спецификацията на лампата трябва да бъде 0 ° C.

Разработчиците могат сами да определят обхвата на напрежението. Първо, разработчикът трябва да прегледа листа с данни за светодиоди и след това да направи следното:

LED-V-I крива: определете напрежението на кривата според целевия ток. Според фигура 2, типичното напрежение на предния светодиод е 1,05 A/3,8 V.
Умножете напрежението по броя на светодиодите в низ: 3.8 (V) × 50 (бр.) = 190 V.
Производствен толеранс: съотношение между максимално и типично напрежение

3,48 (V)/3,2 (V) = 108,75%

190 (V) × 108,75% = 206,6 (V)

Заключение:

Фигура 5: V-I крива на светодиод. Emtron

Типичното светодиодно общо напрежение е 190V

Най-лошият случай: общото напрежение на LED LED е 207 V.

Помислете за температурни коефициенти за оценка на стартовото напрежение в най-лошия случай: Напрежението при 0 ° C е 3,6 V, при 85 ° C 3,2 V (Фигура 3). Да предположим, че LED светлината обикновено работи при Tj 85 ° C.

3,6 (V, Tj = 0)/3,2 (V, Tj = 85) = 1,125

Фигура 6: I-V крива на XLG-75-H. Emtron

Но защо изобщо да работите със светодиоди с постоянен ток? Както е показано на фигура 4, токът през светодиода се променя с 16 процента, ако напрежението на светодиода напред се промени с около 2,5 процента. Освен това температурата на кръстовището леко влияе върху напрежението на светодиода напред. Промяната в високата и ниската температура може да доведе до промяна на напрежението до 20 процента или повече. Яркостта на светодиода е пропорционална на предния ток на светодиода. Когато токът варира в голям мащаб, яркостта се променя. Следователно светодиодът трябва да се управлява с постоянен източник на ток.

Какво е предимството при работа с LED драйвери с постоянна мощност?

В случай на LED захранвания с постоянна мощност е необходим микроконтролер, който отговаря за изчисляването между сигналите за обратна връзка на изходното напрежение и изходния ток. Производството на LED драйвер с постоянна мощност е скъпо, а също и по-сложно от гледна точка на дизайна.
Цялата серия XLG е оборудвана с постоянна топология на мощността. Единичен захранващ блок предлага много широк диапазон от изходни напрежения и токове (фиг. 5), което значително намалява броя на моделите, необходими за съхранение.

Постоянен ток "ELG-75-48" и постоянна мощност "XLG-75-H"

Изходът на захранващия блок с постоянен ток ELG-75-48 е 48 V/1,56 A. Ако светодиодното напрежение е много по-ниско от 48 V, тази стойност може да бъде зададена. Изходният ток обаче не може да бъде увеличен над максималната стойност. Резултатът е намаляване на изходната мощност спрямо номиналната мощност. Този проблем може да бъде избегнат с XLG-75-H с постоянна мощност.
XLG-75-H осигурява пълна мощност в диапазона на напрежението между 36 V и 58 V. Потребителят задава желания изходен ток и може да използва пълната изходна мощност за своята LED светлина.

Охлаждане и експлоатационен живот

Веднага след като бъдат определени всички електрически стойности, важно е правилното място за монтаж в осветителното тяло. Животът зависи от температурата на корпуса Tc. Захранващият блок трябва да бъде инсталиран възможно най-далеч от източника на топлина. Колкото по-ниска е температурната стойност на точката Tc, толкова по-дълъг е експлоатационният живот на захранващия блок.

В зависимост от следващия регион на употреба, националното работно напрежение и честота на мрежата, както и необходимите одобрения трябва да бъдат взети под внимание за захранващия блок. Ако осветителното тяло трябва да бъде интегрирано в съществуваща система като DALI или KNX, LED захранващ блок с интерфейс DALI или KNX е идеален.