Az All-Electronics megtalálja a megfelelő tápegységet egy LED-es lámpához

Amilyen egyszerűnek tűnik, összetett: a meglévő vagy új lámpatest kialakításához a legjobb LED-tápegység keresése.

Az első döntés: állandó áram vagy állandó feszültség?

Kulcsadatok

Ez a cikk a legfontosabb kritériumokkal foglalkozik, amikor kiválasztja a megfelelő LED-tápegységet egy lámpatesthez. Az egyik hangsúly az állandó áramú meghajtók megfelelő kimeneti feszültségtartományának kialakításán van. A műszaki fejlődésnek köszönhetően kidolgozzák az új állandó tápegységek előnyeit a korábbi állandó áramú meghajtókhoz képest.

Ha például ellenállások vagy LED meghajtó modulok korlátozzák a LED-panel áramát (1. ábra), akkor állandó feszültségű kimenettel (állandó feszültség/CV) szükséges tápegységre van szükség. Ha az alkalmazásnak is tompíthatónak kell lennie, akkor a PWM kimenettel rendelkező tápegységek játszanak szerepet. A PWM tápegységgel az állandó feszültség nagyon gyorsan be- és kikapcsolható. A be/ki aránytól függően világosabb vagy sötétebb megvilágítás van a szemünkben. A PWM frekvencia kiválasztásakor a fejlesztőknek meg kell győződniük arról, hogy az nem zavarja-e túlságosan a szemet vagy a testérzetet. Figyelembe kell venni a fényképezőgépekkel való kapcsolatot is. A Mean Well kínálja a PMW sorozatot kellően magas, 1,47 kHz kapcsolási frekvenciával.
A lámpatest lehető legnagyobb hatékonyságának elérése érdekében a gyártó manapság általában kiváló minőségű állandó áramú tápegységeket használ. Ezzel kiküszöböljük az ellenállási terhelésből származó áramveszteséget mint áramkorlátozást. A tápegység szabályozza az állandó áramot.

Határozza meg a LED-meghajtó feszültségtartományát

A megfelelő feszültségű működési tartományú (állandó áramerősségű) LED-meghajtó kiválasztása egyszerűnek tűnhet, de néhány szempontot figyelembe kell venni. Pontosan ezzel a kiválasztással követnek el gyakran hibákat.

Mire kell figyelni:

  • A LED előrefeszültsége chipenként változik.
  • A LED feszültsége változik, ha a csatlakozási hőmérséklet emelkedik vagy csökken. Mivel a meghajtó helyes működése döntő fontosságú a lámpatest funkcionalitása és megbízhatósága szempontjából, érdemes megvizsgálni a LED-feszültséget szorosabban befolyásoló tényezők részleteit.

LED előrefeszültségek

led-es

1. ábra: A Mean Well LED tápjainak kapcsolási rajza. Jót akar

Az optikai követelmények céljának elérése érdekében a fejlesztőknek először meg kell határozniuk a LED és vezérlőáramának típusát és mennyiségét. Bizonyos számú LED van, és ezután elkészülhet a LED üzemi feszültségének első becslése. Ezt úgy végezzük, hogy egy stringben lévő LED-ek számát megszorozzuk ennek a LED-nek a jellemző előremenő feszültségével (Vforward) (1. képlet):

Vforward_total = Vforward × Num/String

A pontos terület meghatározásához a fejlesztőknek még mindig figyelembe kell venniük a következő szempontokat:

LED V/I tulajdonságai

2. ábra: Példa a feszültséggörbére a meghajtók számára a LED alkalmazásokban. Emtron

Ideális LED-del az előremenő feszültség nem változik az áram növekedésével. A valóságban azonban az előremenő feszültség változik az árammal, és fontos, hogy a LED feszültségét a tervező által beállított tényleges áramerősség alapján ellenőrizzük, és ne az adatlapon szereplő standard tesztfeltételekre hivatkozzunk.

A következő példában (2. ábra) a LED tipikus feszültsége 3,2 V. Ha a LED-et 350 mA helyett 1 A-nél használjuk, akkor a tényleges jellemző LED-feszültség 3,2 V helyett 3,8. V. Ez a 0,6 V eltérés teljesen más eredményhez vezethet, ha sok LED-et sorba kötnek. Ezenkívül a helyzet még rosszabbá válhat, ha a LED-meghajtónak magas a hullámárama, ami 1 A-nál nagyobb csúcsáramhoz vezetne, és így meghaladná a 3,8 V-os csúcsfeszültséget.

LED gyártási tolerancia

Az egyes LED-chipeken a LED előrefeszültsége a folyamat sodródása miatt változik. Ez a példa szigorú toleranciájú produkciót feltételez, ami normális eloszláshoz vezet. A gyártás alatti feszültségtűrés miatt különbség van a tipikus előremenő feszültség és a ténylegesen várható feszültség között.
Noha az abszolút maximum vagy minimum statisztikailag általában ± 10 százalék, statisztikailag is tekintve, annál valószínűbb, hogy a kombinált előrefeszültség a tipikus feszültségérték körül lesz, annál több LED-et kötnek sorba. Itt tanácsos bizonyos mértékű feszültséget kialakítani. A tipikus feszültségtől 10 százalékos távolság biztonságosnak tekinthető.

A LED előrefeszültsége a hőmérséklet függvényében

3. ábra: Hőmérséklet szemben az előremenő feszültséggel - az előremenő feszültség csökken, amikor a hőmérséklet emelkedik. Emtron

A LED előrefeszültség negatív hőmérsékleti együtthatóval rendelkezik. Ez azt jelenti, hogy minél magasabb a hőmérséklet, annál alacsonyabb az előremenő feszültség. Mivel a LED önmelegedő elem, és a lámpatest megfelelően termikusan van kialakítva, a folyamatos üzemi hőmérséklet és a LED működési feszültsége általában elég stabil. A legrosszabb eset akkor fordul elő, amikor a lámpát alacsony hőmérsékleten kapcsolják be.

Az alacsony hőmérsékleten jelentkező további feszültségigény becsléséhez a LED specifikáció tipikus V-T görbét nyújt a standard vizsgálati körülményeknek megfelelően. Számos gyártó kínál egy szoftvereszközt is a feszültség ellenőrzésére változó paraméterek, például csatlakozási hőmérséklet (Tj), hajtásáram stb.

Hatalmas különbség lehet a feszültségigényekben az alacsony hőmérsékleti és feszültségigény miatt a gyártási tűrés vagy áramkülönbség miatt. Alacsony hőmérséklet esetén a feszültségigény csak ideiglenes, ezért a tervezőknek nem kell beállítaniuk ezt a megnövelt feszültségszintet a folyamatos működéshez.

Vannak olyan LED meghajtók a piacon, amelyek feszültségadaptív funkcióval vannak felszerelve a rövid távú feszültségigény kielégítése érdekében. Például a Mean Well-ből származó HLG-480H-C rendelkezik ezzel a funkcióval, amellyel a kimeneti áram automatikusan csökkenthető annak érdekében, hogy nagyobb kimeneti feszültséget tudjon kiadni. A teljes kimenőteljesítmény nincs túllépve. Amikor a felhasználók bekapcsolják a lámpát, és az fokozatosan felmelegszik, a feszültség és az áram visszaesik a beállított értékre. A 171–343 V feszültséggel működő HLG-480H-C1400 LED tápegység ideiglenesen 412 V-ot szolgáltat a fények indításához nagyon alacsony hőmérsékleten.

példa

4. ábra: Kivonat a HLG-480H-C2100 adatlapjából. Emtron

100 LED-et használnak egy lámpatestben, a 3. ábra szerint. A vezérlőáram 1,05 A. Összesen 2 húr van 50 LED-del. A lámpa specifikációjának megfelelő legalacsonyabb üzemi hőmérsékletnek 0 ° C-nak kell lennie.

A fejlesztők maguk határozhatják meg a feszültségtartományt. Először a fejlesztőnek ellenőriznie kell a LED-adatlapot, majd tegye a következőket:

  • LED-V-I görbe: határozza meg a görbe feszültségét a céláram szerint. A 2. ábra szerint a LED jellemző előremenő feszültsége 1,05 A/3,8 V.
  • Szorozza meg a feszültséget a LED-ek számával egy húrban: 3,8 (V) × 50 (db) = 190 V.
  • Termelési tolerancia: a maximális és a tipikus feszültség aránya

3,48 (V)/3,2 (V) = 108,75%

190 (V) × 108,75% = 206,6 (V)

Következtetés:

5. ábra: Egy LED V-I görbéje. Emtron

A tipikus LED teljes előremenő feszültség 190V

Legrosszabb eset: a teljes LED előrefeszültség 207 V.

  • Vegye figyelembe a hőmérsékleti együtthatókat a legrosszabb esetben a kiindulási feszültség értékeléséhez: A feszültség 0 ° C-on 3,6 V, 85 ° C-on 3,2 V (3. ábra). Tegyük fel, hogy a LED fény Tj 85 ° C-on működik.

3,6 (V, Tj = 0)/3,2 (V, Tj = 85) = 1,125

6. ábra: Az XLG-75-H I-V görbéje. Emtron

De miért kell egyáltalán állandó áramú LED-eket működtetni? Amint a 4. ábra mutatja, a LED-en átáramló áram 16% -kal változik, ha a LED előremenő feszültsége körülbelül 2,5% -kal változik. Ezenkívül a csomópont hőmérséklete kissé befolyásolja a LED előrefeszültségét. A magas és az alacsony hőmérséklet változása akár 20 százalékos vagy annál nagyobb feszültségváltozást is eredményezhet. A LED fényereje arányos a LED előremenő árammal. Amikor az áram nagymértékben változik, a fényerő megváltozik. A LED-et ezért állandó áramforrással kell vezérelni.

Mi az előnye az állandó teljesítményű LED-meghajtók működtetésének?

Állandó teljesítményű LED tápegységek esetén mikrovezérlőre van szükség, amely felelős a kimeneti feszültség és a kimeneti áram közötti visszacsatoló jelek kiszámításáért. Az állandó teljesítményű LED-meghajtó gyártása költséges és a tervezés szempontjából is összetettebb.
A teljes XLG sorozat állandó teljesítmény-topológiával van felszerelve. Egyetlen tápegység a kimeneti feszültségek és áramok nagyon széles skáláját kínálja (5. ábra), ami jelentősen csökkenti a tároláshoz szükséges modellek számát.

Állandó áram "ELG-75-48" és állandó teljesítmény "XLG-75-H"

Az ELG-75-48 állandó áramú tápegység kimenete 48 V/1,56 A. Ha egy LED feszültsége jóval alacsonyabb, mint 48 V, akkor ez az érték beállítható. A kimeneti áram azonban nem növelhető a maximális érték fölé. Ennek eredményeként csökken a kimeneti teljesítmény a névleges teljesítményhez viszonyítva. Ez a probléma elkerülhető az állandó teljesítményű XLG-75-H használatával.
Az XLG-75-H teljes teljesítményt nyújt a 36 V és 58 V közötti feszültségtartományban. A felhasználó beállítja a kívánt kimeneti áramot, és a teljes kimenő teljesítményt felhasználhatja LED-fényéhez.

Hűtés és élettartam

Amint az összes elektromos érték megállapításra kerül, fontos a lámpatest megfelelő beépítési helye. Az élettartam a ház Tc hőmérsékletétől függ. A tápegységet a lehető legtávolabb kell felszerelni a hőforrástól. Minél alacsonyabb a Tc pont hőmérsékleti értéke, annál hosszabb lesz a tápegység élettartama.

A későbbi felhasználási régiótól függően a tápegységnél figyelembe kell venni az országos üzemi feszültséget és hálózati frekvenciát, valamint a szükséges jóváhagyásokat. Ha a lámpatestet egy meglévő rendszerbe kívánják integrálni, például a DALI vagy a KNX, akkor ideális egy LED tápegység DALI vagy KNX interfésszel.