Светодиодные драйверы
01.10.2015Когда дело касается запуска светодиодов, светодиодных модулей и светильников приходится делать выбор между постоянным напряжением и током.
Постоянное напряжение
Постоянное напряжение обычно используется для относительно низкомощных светодиодов. В этом случае диоды соединяются параллельно или последовательно пока накопленная величина падения напряжения каждого диода не станет эквивалентной выходному напряжению источника напряжения. Например, 4 диода подключены последовательно с падением напряжения у каждого 3 V, что требует источника напряжения 12 V. Если желают использовать 8 диодов, они должны быть соединены в две параллельные серии из четырех диодов каждая. К преимуществам в этом случае можно отнести затраты, простоту схемы и низковольтный источник напряжения. Недостатком является то, что светодиоды имеют широкий диапазон погрешности для падения напряжения, который также зависит от температуры. Это может, в свою очередь, привести к избыточной нагрузке на источник питания и сами светодиоды. Кроме того, часто яркость и цветовая температура или цветовые нюансы для одноцветных диодов находятся в большой зависимости от падения напряжения диода, что приводит к большим колебаниям между диодами. Это может создать проблему в случае мощных светодиодов. Всегда следует иметь в виду падение напряжения в кабеле между светодиодами и блоком питания, где длина проводника и сечение оказывают большое влияние на конфигурацию цепи.
Постоянный ток
Постоянный ток используется с яркими светодиодами и мощными светодиодными модулями. Их яркость и цветовая температура определяется жестким уровнем погрешности при специальных значениях тока, например, 350 и 700 mA. Это обеспечивает равномерный баланс при использовании нескольких светодиодов. Падение напряжения, вызванное длиной кабеля, в данном случае будет ничтожным, так как ток поддерживается постоянным и напряжение может меняться в зависимости от общего падения напряжения в цепи. Однако, светодиоды чувствительны к теплу и их срок службы в большой степени зависит от тепла, генерируемого большим током, и поэтому требуют охлаждения. Это, в свою очередь, выдвигает повышенные требования к источникам питания в части, например, защиты от больших токов. Существенным недостатком является высокая стоимость источников питания.
Затем следует решить, управлять ли светодиод ами напрямую или с помощью электроники
Прямое управление
Для прямого запуска диоды подключаются прямо к источнику питания. Если вам заранее известно точное количество светодиодов или модулей, то это значительно упрощает и снижает стоимость необходимых затрат. Для достижения максимальной производительности и продления срока службы светодиодов следует стараться как можно точнее выбрать источник питания. Имеется много источников питания с регулируемым напряжением и током, что значительно упрощает решение выбора конфигурации цепи.
Запуск с электроникой
При использовании запускающей электроники некоторые приборы подключаются между блоком питания и светодиодами. В случае постоянного напряжения это обычно простые последовательные резисторы для компенсации разницы между источником напряжения и падением напряжения светодиода. Это простое и дешевое решение, но неэффективное с точки зрения использования энергии. В данном случае не происходит накопления энергии, так как вся избыточная энергия рассеивается при генерации тепла в резисторе. Более сложные решения требуются при работе с постоянным током, когда ток определяется и регулируется при подаче на светодиоды. Такие решения используются предпочтительно в более сложных цепях, где количество светодиодов может колебаться, или в приложениях с несколькими цепочками светодиодов. Имеется большое количество микросхем, которые выполняют только это с линейной или широтно-импульсной модуляцией. В качестве альтернативы можно выбрать источник питания со встроенной электроникой.
Регулировка силы света светодиодов
Регулировка силы света светодиодов и модулей обычно выполняется в зависимости от источника питания. Это может быть внешняя электроника или блоки питания со встроенным электронным оборудованием для этой цели. Другая возможность заключается в прямой регулировке переменного тока блока питания с использованием специально для этого предназначенных блоков питания и диммеров. Сейчас появляется все больше источников питания, которые могут регулироваться обычными диммерами для галогенных ламп и ламп накаливания. Существует несколько методов для тех случаев, когда диммер находится между источником питания и светодиодом. Наиболее известные методы - это линейное регулирование и широтно-импульсная модуляция (PWM). Но встречается также частотно-импульсная модуляция PFM и импульсно-амплитудная модуляция PAM. В блоках питания с линейной регулировкой ток на светодиоды обычно регулируется сигналом постоянного напряжения (0-5, или 0-10 V) или потенциометром, подключенным к устройству.
При использовании широтно-импульсной модуляции на диод подается последовательность импульсов. Ток на диод регулируется управлением шириной импульса.
Стоит заметить, что осветительные диоды белого света не всегда поддаются линейной регулировке. При низких уровнях тока в свете появляются цветные оттенки. Некоторые цвета даже становятся доминирующими в зависимости от использованного метода производства. В таком случае, предпочтение отдается ШИМ не только с точки зрения эффективности освещения, но и с точки зрения значительного продления срока службы светодиодов, так как светодиод выключается при низком сигнале. Недостатком технологии ШИМ является возможность возникновения помех, например, электромагнитных, и звуковых шумов.
Снижение электромагнитных помех
Для регулировки светодиодов в приложениях с широтно-импульсной технологией часто используется высокая частота переключения, что создает множество электромагнитных помех. Это следует учитывать при проектировании дорожек заземления на печатных платах и использовать на входах и выходах LC-фильтры.
При выборе блока питания со встроенной широтно-импульсной модуляцией и снижением электромагнитных помех важно, чтобы металлический корпус был заземлен. Для оптимального снижения электромагнитных помех вокруг кабеля надо использовать ферритовые сердечники как можно ближе к месту соединения. Место соединения должно быть экранировано и заземлено. | |
Вот краткий пример регулировки AC-стороны с помощью обычного симисторного (TRIAC) или транзисторного (IGBT) диммера. Наиболее известным типом является симисторный диммер со срезанной фазой по переднему фронту, где синусоида обрезается в самом начале. Это простая и недорогая установка, недостатком которой является генерация выбросов при быстром нарастании напряжения. Обычно этот вариант требует установки дросселя после симистора для подавления выбросов. | |
|
Другим вариантом является обрезание синусоиды по заднему фронту, например, с помощью IGBT -транзистора. Более дорогая технология, но позволяет избежать проблем с помехами. |