Trudne problemy z zasilaniem lamp LED

Artykuł mówi o cechach mocy lamp i modułów LED. Rozważane są problemy i cechy urządzeń zasilających oraz sterowania takimi lampami.

Oświetlenie LED szybko atakuje nasze życie, próbując zastąpić energooszczędne świetlówki, które już się zaznajomiły. Jak dotąd nie jest to bardzo udane. Niska moc, wąskie skupienie światła, wysoka jasność zaś oślepiający efekt diod LED nie pozwala na stworzenie komfortowego oświetlenia w mieszkaniach. Są to jednak „choroby wieku dziecięcego” nowych źródeł, które zostaną przezwyciężone w najbliższej przyszłości. I tutaj Problem z zasilaniem lampy LED zasługuje na większą uwagę.

Przypomnij sobie LED to urządzenie z obecną zasadą generowania światła. Bezpośrednia konwersja prądu elektrycznego na światło wynika z rekombinacji ładunków w strefie przejściowej półprzewodników. Gdyby efektywność konwersji ładunków na światło była bliska 100%, usunęłoby to szereg poważnych problemów technicznych i technologicznych, z którymi borykają się producenci żarówki LED dużej mocy dzisiaj

Oczywiście, w porównaniu z wydajnością lamp żarowych, nie osiągających 3%, oraz lampami fluorescencyjnymi, w których sprawność wynosi zaledwie 9%, diody LED z ich 22% są niekwestionowanym liderem wśród źródeł światła. Jednak 8 na każde 10 watów energii elektrycznej dostarczonej do emitującego kryształu zamienia się w ciepło. I trudno go odwrócić, ponieważ krzem jest słabym materiałem pochłaniającym ciepło.

Krótko mówiąc, diody LED nie tolerują wysokich temperatur i reagują na te same urządzenia: wyłączają diody LED, przyspieszając procesy dyfuzji w półprzewodnikach. Idealnie, w temperaturach kriogenicznych, żywotność LED jest nieograniczona. Ale przy 100 stopniach on w najlepszym razie ma 50 000 godzin.

Dlatego te „złote” czasy minęły, kiedy wskaźnik LED małej mocy można włączyć przez rezystor ograniczający i zapomnieć o jego istnieniu. Wraz ze wzrostem wydajności i mocy diod LED konieczne jest zrównoważenie chwiejnej granicy ekstremalnie wysokich prądów i temperatur.

Pierwsze lampy LED (SL) miały prostą konstrukcję zasilacza: kondensator ograniczający prąd, prostownik, a następnie sekwencyjny ciąg diod świecących. Co więcej, mieli znaczną pulsację strumienia świetlnego z powodu niskiej bezwładności diod LED. Takie lampy zostały wykorzystane do oświetlenia pomieszczeń gospodarczych, klatek schodowych i tablic rejestracyjnych domów.

Ale nie nadawały się do oświetlenia pomieszczeń mieszkalnych. Przede wszystkim z powodu niezadowalających właściwości pulsującego strumienia światła. Pojawienie się diod LED o dużej mocy i modułów LED o mocy do 50, a nawet 100 W, wymagało opracowania specjalistyczne zasilacze do ich normalnej pracy.

Zastosowanie liniowe stabilizatory prądu do zasilania lamp LED Okazało się, że jest to akceptowalne tylko dla prądów do 1A. Pomimo szerokiego zakresu i precyzyjnych parametrów wyjściowych mikroukłady miały duże straty ciepła, wymagały użycia grzejników i nie mogły być stosowane w lampach LED dużej mocy. Obecnie poszczególne diody LED i moduły mają zintegrowane zintegrowane stabilizatory, ale takie moduły są używane głównie, gdy są zasilane z akumulatorów.

Wyjście zostało znalezione w drodze aplikacji zasilacze impulsowe do lamp LED. W rzeczywistości są to półprzewodniki stateczniki kompaktowych lamp fluorescencyjnychzoptymalizowany do zasilania lamp LED.Zaletą urządzeń impulsowych jest zdolność do pracy z napięcia sieciowego (220 V), wysoka wydajność, łatwość kontroli prądu stabilizacyjnego.

Wady obejmują wysoką cenę, wejście prądu rozruchowego i tętnienie prądu wyjściowego, co zmniejsza żywotność diod LED. Z pewną komplikacją tych urządzeń, tzw „Sterowniki LED”, zakłócenia sieciowe są skutecznie tłumione. Takie sterowniki są dostępne w zintegrowanym projekcie przez wiele firm.

Przykładem jest seria LM sterowników obniżających i wzmacniających z modulacją szerokości impulsu od National Semiconductor. Niestety napięcie wejściowe mikroukładów nie przekracza 100 V, co utrudnia bezpośrednie podłączenie ich do sieci 220 V. Dlatego w przypadku lamp LED na napięcie sieciowe nadal stosowane są sterowniki wykonane na dyskretnych elementach.

Szeroka gama sterowników do instalacji wewnątrz i na zewnątrz oferuje firma z Tajwanu Mean Well Enterprises. Przetwornice AC / DC pokrywają zakres mocy od 20 do 300 watów. Napięcie wejściowe może wynosić od 90 do 264 V. Istnieje ochrona przed przepięciami, zwarciami, korekta współczynnika mocy wejściowej.

Nawet bardziej złożone urządzenia mają sterowniki z możliwością kontroli jasności lamp LED lub zarządzanie kolorami przy użyciu modułów LED jako obciążenia z trójkolorowymi diodami LED RGB.

Do zarządzania kolorami wykorzystywane są wyspecjalizowane sterowniki z 4 lub 6 wyjściami, pamięcią programu lub wejściami sterującymi z urządzeń zewnętrznych. Takie kontrolery pozwalają uzyskać pełną gamę kolorów, ale dodatkowo komplikują sprzęt do zasilania takich lamp.

Kontrola jasności LED w przypadku stosowania urządzeń impulsowych o szerokim zakresie napięć wejściowych stwarza to znaczne trudności. Tradycyjne obwody ściemniacza w tym przypadku nie działają. Musimy dostosować parametry stopni wyjściowych sterownika, co wcale nie jest proste i znów komplikuje zasilanie takich źródeł światła.

Rezultatem jest paradoksalna sytuacja: aby zasilić i kontrolować tylko jedno złącze półprzewodnikowe emitujące światło, konieczne jest zastosowanie skomplikowanych i drogich urządzeń zawierających tysiące, a nawet dziesiątki tysięcy struktur półprzewodnikowych. Biorąc pod uwagę różnorodność rodzajów i zastosowań diod LED, dziś wybierz urządzenie zasilające pasek led a lampy o pożądanych właściwościach i parametrach stanowią poważną trudność.

Dalszy rozwój zasilaczy i sterowania widać w tworzeniu elastycznych, uniwersalnych, programowalnych sterowników zawierających dość wydajny procesor centralny. Zewnętrzne „wiązanie” chipów pozwoli na wykorzystanie ich zarówno bezpośrednio do zasilania lamp z sieci, jak i do interakcji z zewnętrznymi urządzeniami sterującymi. Niezbędna podstawa żywiołów istnieje dzisiaj. Zatrzymaj się tylko dla udanego projektu.

Zobacz także na naszej stronie internetowej:Jak zainstalować lampy sufitowe LED