ГлавнаяТехнические статьи и рекомендации инженеров ВЕСТ-ЭЛСветодиодные драйверы
Светодиодные драйверы

Светодиодные драйверы

01.10.2015

Когда 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

1.gif 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.

2.gif 3.gif

Регулировка силы света светодиодов

4.gifРегулировка 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.


5.gif 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.

6.gif 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.
7.gif 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.
8.gif


Другим вариантом является обрезание синусоиды по заднему фронту, например, с помощью IGBT -транзистора. Более дорогая технология, но позволяет избежать проблем с помехами.

Перейти к списку статей