Трудни проблеми при захранване на LED лампи
Статията описва характеристиките на захранването на LED лампи и модули. Разглеждат се проблемите и характеристиките на устройствата за захранване и управление на такива лампи.
Спомнете си, че светодиодът е устройство с текущ принцип на генериране на светлина. Директното преобразуване на електрически ток в светлина се дължи на рекомбинацията на зарядите в зоната на полупроводниковия преход. Ако ефективността на преобразуване на зарядите в светлинно излъчване беше близо до 100%, това би премахнало редица сериозни технически и технологични проблеми, с които днес се сблъскват производителите на мощни LED лампи.
Разбира се, в сравнение с ефективността на лампите с нажежаема жичка, която не достига 3%, и флуоресцентните лампи, чиято ефективност едва достига 9%, светодиодите със своите 22% са безспорен лидер сред източниците на светлина. Въпреки това, 8 от всеки 10 вата електрическа мощност, подадена към излъчващия кристал, се преобразува в топлина. И е трудно да го отведете, защото. силицийът е лош материал за поглъщане на топлина.
Следователно онези „златни“ времена са изчезнали, когато светодиоден индикатор с ниска мощност може да бъде включен през ограничителен резистор и да бъде забравен за неговото съществуване. С нарастването на ефективността и мощността на светодиодите е необходимо да се балансира на нестабилната граница на изключително високи токове и температури.
Първите LED лампи (SL) имаха прост дизайн на захранване: кондензатор за ограничаване на тока, токоизправител и след това последователна верига от излъчващи диоди. В същото време те имаха значителни пулсации на светлинния поток поради ниската инерция на светодиодите. Такива лампи се използват за осветяване на помощни помещения, стълбища и табели с номера на къщи.
Но те бяха напълно неподходящи за осветление на жилищни помещения. На първо място, чрез незадоволителните характеристики на пулсиращия светлинен поток. Появата на мощни светодиоди и светодиодни модули с мощност до 50 и дори 100 W предизвика необходимостта от разработване наспециализирани захранвания за тяхната нормална работа.
Използването налинейни токови стабилизатори за захранване на LED лампи се оказа приемливо само за токове до 1А. Въпреки широкия диапазон и прецизни изходни параметри, микросхемите имаха големи топлинни загуби, изискваха използването на радиатори и не бяха използвани в мощни LED лампи. Днес отделните светодиоди и модули имат вградени интегрирани регулатори, но такива модули се използват главно, когато се захранват от батерии.
Недостатъците включват високата цена, токовите удари на входа и изходния ток, които намаляват живота на светодиодите. С някои усложнения на тези устройства, наречени"LED драйвери", мрежовите смущения се потискат ефективно. Такива драйвери се произвеждат в интегрирана версия от много компании.
Пример за това е серията LM на National Semiconductor от долни и усилващи драйвери с модулация на ширината на импулса. За съжаление, входното напрежение на микросхемите е не повече от 100V, което затруднява директното им свързване към 220V мрежа. Следователно, за LED лампи за мрежово напрежение, все още се използват драйвери, направени на дискретни елементи.
Тайванската компания Mean Well Enterprises предлага широка гама драйвери за външен и вътрешен монтаж. Неговите AC/DC преобразуватели покриват диапазон на мощност от 20W до 300W. Входното напрежение може да варира от 90 до 264V, има защита срещу пренапрежение, късо съединение, корекция на фактора на входната мощност.
За управление на цвета се използват специализирани контролери с 4 или 6 изхода, програмна памет или управляващи входове от външни устройства. Такива контролери ви позволяват да получите пълни цветови гами, но допълнително усложняват захранващото оборудване за такивалампи.
Контролът на яркостта на светодиодните лампи в случай на използване на импулсни устройства с широк диапазон от входни напрежения създава значителни трудности. Традиционните димерни схеми не работят в този случай. Необходимо е да се настроят параметрите на изходните етапи на драйверите, което далеч не е просто и отново усложнява захранването на такива светлинни източници.
Резултатът е парадоксална ситуация: за захранване и управление само на един полупроводников преход, който излъчва светлина, трябва да се използват сложни и скъпи устройства, съдържащи хиляди или дори десетки хиляди полупроводникови структури. Като се има предвид разнообразието от видове и приложения на светодиодите, днес е сериозна трудност да се избере захранващо устройство за LED ленти и лампи с желаните свойства и параметри.
По-нататъшното развитие на захранването и управлението се вижда в създаването на гъвкави, универсални, програмируеми драйвери, съдържащи достатъчно мощен централен процесор. Външното "обвързване" на чиповете ще им позволи да се използват както директно за захранване на лампите от мрежата, така и за взаимодействие с външни управляващи устройства. Необходимата елементна база вече съществува днес. Спрете само за успешен дизайн.