Εισαγωγή της αρχής ισχύος κίνησης LED
2018-11-20 18:24:04
Το παρακάτω γράφημα δείχνει τη σχέση μεταξύ της πτώσης τάσης (VF) και του μπροστινού ρεύματος (IF). Από την καμπύλη, μπορεί να φανεί ότι όταν η προς τα εμπρός τάση υπερβαίνει ένα ορισμένο όριο (περίπου 2 V), δηλαδή την τάση ενεργοποίησης, μπορεί να υπολογιστεί κατά προσέγγιση ότι το IF είναι ανάλογο του VF. Ο πίνακας δείχνει τα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά του τρέχοντος σούπερ φωτεινού LED. Σύμφωνα με τον πίνακα, το υψηλότερο IF του εξαιρετικά φωτεινού LED μπορεί να φτάσει το 1A προς το παρόν και το VF είναι συνήθως 2 έως 4V.
Επειδή τα χαρακτηριστικά φωτός του LED περιγράφονται συνήθως ως συνάρτηση του ρεύματος παρά της τάσης και η καμπύλη σχέσης μεταξύ φωτεινής ροής (V) και IF, ο οδηγός πηγής σταθερού ρεύματος μπορεί να ελέγξει καλύτερα τη φωτεινότητα. Επιπλέον, το εύρος της πτώσης τάσης προς τα εμπρός του LED είναι σχετικά μεγάλο (έως 1V) και η καμπύλη VF-IF στο παραπάνω σχήμα δείχνει ότι μικρές αλλαγές του VF θα προκαλέσουν μεγάλες αλλαγές στο IF, που θα οδηγήσουν σε μεγαλύτερες αλλαγές στο λάμψη. Επομένως, η χρήση του προγράμματος οδήγησης πηγής σταθερής τάσης δεν μπορεί να εγγυηθεί τη συνέπεια της φωτεινότητας των LED και να επηρεάσει την αξιοπιστία, τη διάρκεια ζωής και την οπτική αποσύνθεση των LED. Ως εκ τούτου, τα εξαιρετικά φωτεινά LED συνήθως οδηγούνται από πηγή σταθερού ρεύματος.
Παρακάτω είναι η σχέση μεταξύ της θερμοκρασίας και της φωτεινής ροής (V) του LED. Από το παρακάτω σχήμα, μπορεί να φανεί ότι η φωτεινή ροή είναι αντιστρόφως ανάλογη της θερμοκρασίας. Η φωτεινή ροή στους 85 C είναι η μισή από αυτή στους 25 C και η έξοδος στους 140 C είναι 1.8 φορές μεγαλύτερη από αυτή στους 25 C. Οι αλλαγές θερμοκρασίας έχουν επίσης κάποιο αντίκτυπο στο μήκος κύματος του LED. Επομένως, η καλή απαγωγή θερμότητας είναι η εγγύηση για τη διατήρηση σταθερής φωτεινότητας του LED.
Η παρακάτω είναι μια εικόνα της σχέσης μεταξύ θερμοκρασίας και φωτεινής ροής LED.
Εισαγωγή γενικού κυκλώματος κίνησης LED
Λόγω του περιορισμού της στάθμης ισχύος της λυχνίας LED, είναι συνήθως απαραίτητο να κινούνται ταυτόχρονα πολλαπλές λυχνίες LED για να πληρούνται οι απαιτήσεις φωτεινότητας. Επομένως, χρειάζεται ένα ειδικό κύκλωμα οδήγησης για να ανάψει το LED. Ακολουθεί μια σύντομη εισαγωγή του πρωτότυπου κυκλώματος οδήγησης LED.
Το κύκλωμα περιορισμού ρεύματος αντίστασης φαίνεται στο παρακάτω σχήμα. Το κύκλωμα οδήγησης περιορισμού του ρεύματος αντίστασης είναι το απλούστερο κύκλωμα οδήγησης. Η περιοριστική αντίσταση ρεύματος υπολογίζεται από τον παρακάτω τύπο.
Vin είναι η τάση εισόδου του κυκλώματος: VF είναι το μπροστινό ρεύμα του IED. VF είναι η πτώση τάσης του LED όταν το ρεύμα προς τα εμπρός είναι IF. VD είναι η πτώση τάσης της αντίστροφης διόδου (προαιρετικό). y είναι ο αριθμός των LED σε κάθε σειρά. x είναι ο σειριακός αριθμός του παράλληλου LED.
Το γραμμικό μαθηματικό μοντέλο LED μπορεί να ληφθεί από το παραπάνω σχήμα.
Τύπος: Vo είναι η πτώση τάσης ανοίγματος ενός μόνο LED. Το Rs είναι μια γραμμική αντίσταση ισοδύναμης σειράς ενός μόνο LED. Ο υπολογισμός της αντίστασης ρεύματος ανώτερου ορίου μπορεί να γραφτεί ως
Όταν επιλέγεται η αντίσταση, η σχέση μεταξύ του IF του κυκλώματος περιορισμού του ρεύματος αντίστασης και του VF είναι
Μπορεί να φανεί από τον παραπάνω τύπο ότι το κύκλωμα περιορισμού του ρεύματος αντίστασης είναι απλό, αλλά όταν η τάση εισόδου κυμαίνεται, το ρεύμα μέσω του LED θα αλλάξει επίσης, επομένως η απόδοση ρύθμισης είναι κακή. Επιπλέον, επειδή η απώλεια ισχύος της αντίστασης R είναι xRIF, η απόδοση είναι χαμηλή.
Εισαγωγή γραμμικού ρυθμιστή
Ο πυρήνας του γραμμικού ρυθμιστή είναι η χρήση τριόδου ισχύος ή MOSFFET που λειτουργεί σε γραμμική περιοχή ως δυναμική ρυθμιζόμενη αντίσταση στο φορτίο ελέγχου. Υπάρχουν δύο τύποι γραμμικών ρυθμιστών: οι παράλληλοι και οι σειροί.
Ο παράλληλος γραμμικός ρυθμιστής που φαίνεται στο σχήμα α παρακάτω ονομάζεται επίσης ρυθμιστής διακλάδωσης (μόνο ένα LED φαίνεται στο σχήμα, στην πραγματικότητα το φορτίο μπορεί να είναι πολλαπλά LED σε σειρά, τα ίδια παρακάτω). Είναι παράλληλο με το LED. Όταν η τάση εισόδου αυξάνεται ή το LED μειώνεται, το ρεύμα μέσω του ρυθμιστή διακλάδωσης θα αυξηθεί, γεγονός που θα αυξήσει την πτώση τάσης στην αντίσταση περιορισμού ρεύματος. Το ρεύμα μέσω του LED παραμένει σταθερό.
Επειδή οι ρυθμιστές διακλάδωσης πρέπει να συνδέονται σε σειρά με μια αντίσταση, η απόδοση δεν είναι υψηλή και είναι δύσκολο να επιτευχθεί σταθερή ρύθμιση σε περίπτωση μεγάλου εύρους μεταβολών της τάσης εισόδου.
Το παρακάτω σχήμα Β δείχνει έναν ρυθμιστή σειράς. Όταν η τάση εισόδου αυξάνεται, η δυναμική αντίσταση του ρυθμιστή αυξάνεται για να διατηρείται σταθερή η τάση (ρεύμα) στο LED.
Επειδή το τρανζίστορ ισχύος ή το MOSFET έχει κορεσμένη τάση ενεργοποίησης, η ελάχιστη τάση εισόδου πρέπει να είναι μεγαλύτερη από το άθροισμα της κορεσμένης τάσης και της τάσης φορτίου, έτσι ώστε το κύκλωμα να λειτουργεί σωστά.
Εισαγωγή ρυθμιστή διακόπτη
Η τεχνολογία οδήγησης δεν περιορίζεται μόνο από το εύρος της τάσης εισόδου, αλλά έχει επίσης χαμηλή απόδοση. Όταν χρησιμοποιείται σε συνηθισμένο πρόγραμμα οδήγησης LED χαμηλής ισχύος, το ρεύμα είναι μόνο λίγα mA, επομένως η απώλεια δεν είναι προφανής. Όταν χρησιμοποιείται για οδήγηση LED υψηλής φωτεινότητας με ρεύμα αρκετών εκατοντάδων mA ή και υψηλότερο, η απώλεια του κυκλώματος ισχύος γίνεται σοβαρό πρόβλημα. Η εναλλαγή τροφοδοσίας είναι η πιο αποδοτική συσκευή μετατροπής ενέργειας επί του παρόντος και μπορεί να επιτευχθεί
