Конструкция и доработка нескольких типов светодиодных ламп

В мои руки попало несколько вышедших из строя, уже широко распространённых светодиодных ламп на напряжение 230 В, в изобилии предлагаемых в наших магазинах. Захотелось выяснить причину их быстрого выхода из строя и внутреннее устройство. Все лампы проработали не более одного года, хотя на упаковках утверждается, что их время непрерывной работы 30000 ч, получается 1250 суток, что составляет более трёх лет. И ведь наверняка сгоревшие лампы не эксплуатировались круглые сутки.

Итак, берём первую лампу под товарным знаком iEK. Кроме товарного знака, на корпусе указаны данные и параметры лампы LED-A60, 230 В, 50/60 Гц, 11 Вт, 4000 К. Как известно, большинство сетевых светодиодных ламп имеют примерно одинаковую конструкцию. К несущему корпусу, в котором расположены драйвер и светодиоды, крепится матовая колба светорассеивателя и металлический резьбовой цоколь лампы. Пробуем сначала снять колбу. Для этого я изготовил тонкий узкий нож из обломка полотна от ножовки по металлу, сделав тонкое остриё на наждачном станке. Осторожно вставляем нож между колбой и корпусом, сначала на небольшую глубину, и проходим по ругу. Далее всё повторяем на большей глубине. При этом можно пробовать покачивать колбу лампы, и когда колба будет покачиваться, отделяем её. Оказалось, что колба крепилась с помощью белого силиконового герметика. При этом следует отметить, что у некоторых ламп колба отделялась сравнительнолегко, а у некоторых — трудно. У одной лампы в герметике осталась часть нижнего пояска колбы. Но главное — соблюдать осторожность, тогда всё должно получиться.

На алюминиевой печатной плате, служащей ещё и теплоотводом, припаяны 12 светодиодов поверхностного монтажа белого свечения типоразмера 3528. Один из светодиодов был с чёрной точкой, как оказалось — сгоревший. Алюминиевая подложка плотно вставлена в корпус, оказавшийся внутри также алюминиевым, поверх покрытым пластиком. Корпус тоже должен выполнять функцию теплоотвода, но площадь соприкосновения тонкой алюминиевой платы корпусом невелика, атеп-лопроводящая паста отсутствует. Плата со светодиодами подпаяна к драйверу двумя проводами. Внешний вид разобранной лампы изображён на рис. 1. Удалив герметик, поддевают ножом и извлекают плату со светодиодами, но вынуть её из корпуса не дают провода, соединяющие драйвер с цоколем лампы. Поддев ножом, извлекают центральный контакт цоколя и разгибают идущий к нему провод. Места кернения резьбовой части цоколя к корпусу высверливаем сверлом диаметром 1,5 мм. Сняв цоколь, можно достать плату драйвера. На ней оказался разрушен оксидный конденсатор с обозначением на плате Е2. Часть элементов на плате для поверхностного монтажа установлена со стороны печатных проводников, а на противоположной стороне установлены дроссель, два оксидных конденсатора и микросхема. Схема драйвера с обозначениями элементов, как на плате, показана на рис. 2. Резистор, условно обозначенный как R1, находится не на плате, а соединяет центральный контакт цоколя лампы с ней. Схема драйвера построена на микросхеме OCP8191 в корпусе ТО-92. Микросхема представляет собой неизолированный квазирезонансный понижающий преобразователь для питания светодиодов со стабилизацией тока. В её состав входят MOSFET транзистор с максимальным напряжением сток-исток 550 В и узел управления. В микросхеме есть различные виды защиты: от перегрева, от короткого замыкания в нагрузке, от превышения максимального тока. Ток через светодиоды задают резисторами RS1 и RS2.

Рис. 1. Внешний вид разобранной лампы

 

Рис. 2. Схема драйвера

 

После замены конденсатора Е2 на исправный ёмкостью 2,2 мкФ на напряжение 400 В и замыкании контактов сгоревшего светодиода лампа заработала. Был замерен ток через светодиоды, он оказался равен 120 мА, что мне кажется несколько завышенным. Ёмкость конденсатора С3 и индуктивность дросселя были замерены на плате. Применённые светодиоды начинают слабо светить при напряжении 7 В, а при напряжении 8 В и токе 2 мА светят уже ярко. Судя по этому, в одном корпусе расположены два или три последовательно включённых кристалла. Тип светодиодов остался неизвестен.

Следующей «подопытной» стала лампа под торговой маркой General. На ней нанесены следующие обозначения: GLDEN-WA60; 11 Bт; 2700 K, 198-264 B; 50/60 Гц; 73 мА. Матовый светорассеиватель снимают, как и у предыдущей лампы. После этого увидим алюминиевую плату с расположенными на ней семью SMD-светодиодами типоразмера 3528. В отличие от предыдущей лампы, плата припаяна к драйверу и закреплена двумя винтами (рис. 3). Сняв её, увидим, что она была закреплена с помощью винтов на алюминиевом штампованном диске, плотно вставленном в корпус лампы (рис. 4). Заметно, что лампа сделана более качественно, и отвод тепла от светодиодов должен быть лучше.

Рис. 3. Лампа под торговой маркой General

 

Рис. 4. Диск лампы

 

Далее аналогично снимаем цоколь. А вот диск приходится потихоньку выбивать со стороны цоколя, просунув тонкий металлический стержень и уперев его ближе к краю, в ребро диска. Иначе диск будет выгибаться. Только после этого вынимаем плату драйвера. Он построен на аналогичной микросхеме BP9916C в корпусе SOP-8 и представляет собой также неизолированный понижающий преобразователь, позволяющий поддерживать постоянным ток через светодиоды. Схема отличается от предыдущей незначительно, в основном номиналами элементов и их обозначениями на плате, и ещё тем, что после резистора R1, параллельно диодному мосту, установлен керамический конденсатор ёмкостью 0,1 мкФ на напряжение 400 В. Поэтому приводить схему не имеет смысла. Микросхема установлена со стороны печатных проводников. Замкнув контакты неисправного светодиода, удалось восстановить работоспособность лампы. При сопротивлении регулировочных резисторов RS1 и RS2, равных 5,6 и 3,9 Ом, ток через светодиоды равен 130 мА.

Потом была вскрыта светодиодная лампа с товарным знаком ASD и с обозначениями на корпусе: LED-A60, 11 Вт, 220 В, 4000 К, 990 лм. Разборка лампы такая же, как и в предыдущих случаях. Вид лампы без матового светорассеивателя показан на рис. 5. На алюминиевой плате, которая просто вставлена в корпус, установлены 18 SMD-светодиодов типоразмера 3528. Площадь теплового контакта с корпусом, как и в первой лампе, очень мала. Плата со светодиодами припаяна непосредственно к плате драйвера. Эти светодиоды, как и в предыдущих лампах, начинают светить при напряжении 7 В, а при 8 В светятся достаточно ярко при токе 2 мА. Следовательно, их параметры должны быть схожими. Драйвер этой лампы построен на микросхеме BP9918C в миниатюрном корпусе для поверхностного монтажа SOT23-3. Эта микросхема аналогична микросхемам в предыдущих лампах и обладает схожими параметрами. Схема драйвера отличается отсутствием резистора R1, вместо которого на плате сделан тонкий змеевидный печатный проводник, а также номиналами некоторых элементов и обозначениями на плате. При сопротивлении резисторов RS1 и RS2, равных соответственно 13 и 10 Ом, ток через светодиоды — 55 мА, что примерно вдвое меньше, чем у предыдущих ламп.

Рис. 5. Вид лампы без матового светорассеивателя

 

Исходя из всего изложенного, напрашивается вывод, что причиной быстрого выхода из строя этих ламп является завышенный ток светодиодов и недостаточное их охлаждение и, следовательно, перегрев.

Было решено восстановить эти лампы, при этом постараться продлить срок их службы. Для начала были уменьшены токи светодиодов. В первой лампе — путём замены резисторов RS1 и RS2 (4,7 и 3,9 Ом) на два резистора сопротивлением по 10 Ом каждый. Ток через светодиоды со 120 мА уменьшился до 50 мА. Во второй лампе резистор сопротивлением 3,9 Ом был заменён резистором сопротивлением 10 Ом. Ток через светодиоды уменьшился с 130 до 85 мА. В третьей лампе взамен резистора сопротивлением 13 Ом установлен резистор сопротивлением 30 Ом. Ток через светодиоды при этом уменьшился с 50 до 40 мА. Светоотдача при этом упала незначительно, хотя всё по местам может расставить только дальнейшая опытная эксплуатация.

Кроме того, у первой и третьей ламп под светодиодами, на свободной стороне платы, были подложены толстые металлические шайбы, улучшающие тепловой контакт с корпусом. Везде была нанесена теплопроводная паста КПТ-8. Металлические цоколи ламп были приклеены к корпусу эпоксидным клеем, нанесённым в места высверленных отверстий. В корпусе, рядом с цоколем лампы, были просверлены вентиляционные отверстия, улучшающие охлаждение. Правда, при этом применять лампы во влажных помещениях будет нельзя. Если лампы планируется применять в закрытых светильниках, светорассеивающие колбы можно не устанавливать, соблюдая осторожность при установке самих ламп. В противном случае колбы приклеивают белым силиконовым герметиком, как было до этого. Посмотрим, как эти доработки повлияют на долговечность ламп.

И в заключение рассмотрим совершенно другую светодиодную лампу, ещё не бывшую в эксплуатации. Это лампа торговой марки ASD, предназначенная для подключения к переменно-му или постоянному напряжению 12 В. На корпус нанесены следующие обозначения: LED-JC, 5 ВТ, AC/DC, 12 В, цоколь G4, 3000 К. Эта небольшая лампа разбирается несложно. Снимают прозрачный пластиковый колпак, закрывающий светодиоды. Он крепится к корпусу на защёлках, которые очень хрупкие. Поэтому отгибать надо не сами защёлки, а часть корпуса колпака, к которому эти защёлки прикреплены. Для этого в корпусе колпака сделаны прорези, сразу не бросающиеся в глаза, но позволяющие поддеть отвёрткой и раздвинуть защёлки. Сняв колпачок, видно, что светодиоды и другие элементы установлены на гибкой печатной плате, которая с внутренней стороны покрыта слоем липкой ленты, поэтому просто снимают её.

Далее вынимают гибкую плату и отпаивают провода, соединяющие её с цоколем. После этого можно подробно рассмотреть конструкцию лампы. Её внешний вид показан на рис. 6. Материал её корпуса похож на керамику, видимо, чтобы не оплавился при нагреве светодиодов и, возможно, хоть как-то отводил тепло от них. Материал — довольно хрупкий, легко скалывается.

Рис. 6. Конструкция лампы

 

Схема драйвера этой лампы представлена на рис. 7. Он собран на микросхеме U1 в корпусе SOP 8. К сожалению, однозначно идентифицировать микросхему не удалось. На разных лампах неизменной была надпись на корпусе 1086. Светодиоды в лампе типоразмера 3528, с номинальным напряжением 3,4 В. Все остальные элементы — для поверхностного монтажа. При подключении к источнику напряжением 12 В выяснилось, что лампа потребляет ток 280 мА. При увеличении напряжения до 14 В ток через лампу возрос до 290 мА, а при снижении напряжения питания до 10,2 В он уменьшился до 270 мА.

Рис. 7. Схема драйвера

 

При питании лампы номинальным напряжением 12 В уже после семи минут работы, при касании корпуса или светодиодов пальцем, трудно удержать его на них — обжигает. Причина — в слишком плотном расположении светодиодов и в небольшом корпусе. Ручаться после этого в продолжительной работе этой лампы я бы не стал, если только не переделать лампу, снабдив светодиоды и драйвер дополнительными теплоотводами.

Автор:  П. Юдин, г. Уфа

доработка и модернизация своими руками

Светодиодное освещение теперь намного доступнее, поэтому становится очень востребованным. Оно имеет множество преимуществ перед лампочками накаливания: более долгий срок службы, экологичность, безопасность, высокую яркость и надежность. Хоть светодиодные лампочки стоят дороже традиционных ламп накаливания, их стоимость окупается. Более того, можно самостоятельно продлить срок их службы. В этой статье рассмотрим, как доработать светодиодные лампочки, чтобы сделать их максимально эффективными.

 

Принцип построения светодиодных лампочек

Обычно встречается неизолированный драйвер. В таком случае схема составляется на импульсном понижающем преобразователе, и это имеет много плюсов:

• Светодиодные лампочки с неизолированным драйвером превосходят схемы на конденсаторном балласте по стабильности выходного тока. Кроме того, пульсации полностью отсутствуют.

• Применение неизолированного драйвера позволяет максимально увеличить КПД. Это означает, что на выходе напряжение получается намного выше, чем у линейных или изолированных драйверов. Достичь такого эффекта помогает использование светодиодов, имеющих в корпусе сразу несколько кристаллов вместо одного большого – они снижают ток, но поднимают напряжение.

• Также схемы с неизолированным драйвером получаются дешевле по стоимости и компактнее по размерам, чем с изолированным или линейным. Так происходит потому, что используемый дроссель не переваривает всю мощность, чего нельзя сказать про трансформаторы в аналогичных драйверах. По этой причине для изготовления схем с неизолированным драйвером нужно меньше материала, а значит, падает стоимость изделия.

 

Обратите внимание: работая с драйверами, будьте очень осторожны! При неправильном обращении с ними есть риск получить удар током!

Как разобрать светодиодную лампочку

Конечно, перед тем, как начать модернизировать светодиодную лампочку, ее нужно разобрать. Делается это очень просто, но нужно знать некоторые нюансы. Корпус подобных лампочек изготовлен из композита и играет роль теплоотвода, а по его периметру на защелках и силиконовом материале закреплен рассеиватель. Чтобы снять колпачок рассеивателя, нужно аккуратно подрезать герметик по кругу. После этого колпак можно будет снять, но потребуется приложить немного усилий – он сидит туго.

 

Сложность может возникнуть с платой с диодами. Есть несколько способов ее фиксации: прессование или прикручивание винтами. Во втором случае все просто, а вот с запресованными платами работать сложнее. Постарайтесь осторожно снять плату с помощью отвертки, не повредив корпус. Это может быть трудно, но, если какой-то кусочек пластика откололся, не стоит паниковать: если потребуется, в конце его можно будет приклеить на место. Контакты платы либо припаивают, либо делают съемными.

После того, как вы сняли плату, нужно разобраться с идущими от цоколя лампы проводами. Они не позволяют снять драйвер, потому что при производстве лампочка собирается в обратном порядке. Нам нужно освободить один из выводов. Для этого вытаскиваем центральный контакт, идущий от цоколя, а другой отрезаем. В процессе сборки его потребуется сделать длиннее.

 

Устройство светодиодной лампочки

Далее нам нужно ознакомиться, из каких деталей состоит LED-лампочка и для чего они нужны. На работу тока влияют несколько параметров. Во-первых, это срок службы изделия, от которого зависит цена лампочки. Во-вторых, температура и особенности потребления энергии.

Как правило, обрыв в цепи светодиодов ведет к порче лампочки. Если она перестала светить, в первую очередь нужно осмотреть вышедший из строя светодиод: на нем будет заметна маленькая черная точка.

 

Во время работы лампочки кристаллы в светодиодах нагреваются и расширяются. Выводы для тока очень тонкие и изготавливаются из золота. Это самый подходящий металл: он прочный, пластичный и не разрушается при эксплуатации лампочки. Однако расширение кристаллов отличается от расширения других материалов, из которых изготовлено изделие, что приводит к деформации токопроводящих выводов. Поэтому в старых лампочках, которые уже много раз включали и выключали, происходит разрыв цепей.

Иногда один большой кристалл в светодиодах заменяют на много маленьких. Такая конструкция позволяет не только снизить воздействие температуры, но еще и поднимает напряжение питания светодиодов.

 

]]>

Увеличиваем срок службы светодиодной лампочки

Сначала нам необходимо снизить ток, проходящий через светодиоды. Кроме того, мы также повысим их КПД, а это сделает температуру кристаллов меньше. Как мы уже разобрались, чем ниже температура – тем меньше риск, что токопроводящие выводы повредятся. КПД повышается потому, что при уменьшении тока яркость лампочки становится меньше. Так, мы сможем значительно увеличить срок службы LED-лампочки. Чтобы все это сделать, нам потребуется найти датчик тока на плате. Для этого ищем резистор или их пару, которые включены в параллель с сопротивлением, измеряемым в Ом. Найти их будет легко, потому что эти резисторы присутствуют во всех видах драйверов.

 

Далее есть два пути. Мы можем либо установить другой резистор с большим сопротивлением, либо отпаять один из уже имеющихся. Помните, что ток, проходящий через светодиоды, пропорционален сопротивлению резистора датчика: чем оно больше, тем, соответственно, меньше ток.

Если значение проходящего через светодиоды тока и мощность лампы уменьшатся совсем немного, это все равно поможет сильно продлить срок эксплуатации лампочки, потому что нагрев кристаллов в светодиоде будет намного меньше, чем нагрев корпуса изделия. Таким образом, получится снизить воздействие температуры на токопроводящий вывод.

 

]]>

Чем дороже лампочка, тем у нее больше светодиодов, работающих на маленьком токе. Также мощность у подобных изделий ниже, чем у дешевых лампочек. Светодиоды работают в щадящем режиме, именно поэтому дорогие LED-лампы отличаются длительным сроком службы.

Рекомендуется занижать мощность на 30% – этого будет вполне достаточно, если лампочка новая. Однако если вы модернизируете уже бывшую в употреблении лампу, лучше занизить мощность до 50%. Когда есть один сгоревший светодиод, все остальные вслед за ним тоже в скором времени начнут выгорать. Если сильно не понизить мощность, такая лампочка не сможет долго работать. Конечно, для продления ее срока службы можно поменять все диоды, но это не всегда получается сделать.

Делаем плавное увеличение яркости при включении

Такая доработка очень актуальна, к примеру, в спальне или детской комнате, когда хочется сделать плавное увеличение яркости освещения. Включение будет длиться около 30 секунд. Нам потребуется включить позистор (это электронный компонент, который играет роль нагревателя и температурного датчика) параллельно светодиодам. Позистор также называют РТС-терморезистором.

Нужный эффект достигается следующим образом: в холодном позисторе сопротивление минимальное. Ток, протекая через несколько светодиодов, нагревает его, увеличивая тем самым сопротивление. С нарастанием сопротивления происходит включение в цепь другой части светодиодов. Именно так достигается постепенное увеличение яркости.

 

Обращайте внимание на сопротивление используемого позистора. Оно должно быть в пределах 330-470 Ом. Найти такие можно в энергосберегающих лампах с мощностью 32 Вт.

Делаем ночник с пониженной яркостью

Кроме ночника, лампочку с пониженной яркостью можно вкрутить в бра. Это может быть удобно во многих случаях: к примеру, некоторые дети боятся темноты и просят оставлять на ночь работающий ночник. Слишком яркий свет мешает спать, и подобные лампочки – отличный выход. Также их можно вкрутить в бра в спальне или в люстру в помещении, где не требуется слишком сильный свет.

 

Здесь понадобится усовершенствовать драйвер, отпаять один резистор на плате драйвера и допаять другой, мощностью 1 Вт, параллельно токопроводящим выводам. Также потребуется оборудовать выключатель резистором с сопротивлением 68 кОм и мощностью 1 Вт. Его устанавливаем параллельно контактам. Обратите внимание, что после этого патрон лампочки будет под напряжением.

Принцип работы прост. Напряжение делится между двумя резисторами, что уменьшает напряжение от питания, поступающего в лампу. Ток проходит через делитель из резисторов и светодиоды. На яркость лампы влияет сопротивление резисторов.

 

Иногда может потребоваться установка дополнительного подстроечного резистора на 100 кОм, чтобы лампа не мигала. Его нужно ставить параллельно керамическому конденсатору фильтра питания. Нужно сделать так, чтобы лампа не стартовала с пониженной яркостью. В штатном же режиме она должна работать как обычно. Ночник, в котором установлена модернизированная лампочка с такими резисторами, какие были указаны, потребляет примерно 0,42 Вт. Если выключатель включен, лампа будет работать в обычном режиме. Однако ее мощность увеличится на значение, рассеиваемое на резисторе, который мы припаяли на токопроводящие выводы микросхемы.

 

Модернизация схем светодиодных ламп позволяет значительно расширить их функциональные возможности, поэтому пользоваться ими намного удобнее, чем лампочками накаливания. Также можно легко увеличить их срок эксплуатации, что делает их еще и выгодными. Самое главное – подходить к этому делу аккуратно, не забывая о безопасности.

]]>

вопросы и ответы / Хабр

Мой рассказ о том, как за пять минут модифицировать светодиодную лампу, чтобы значительно продлить ей срок жизни, вызвал огромный интерес.

У многих возникли вопросы и сомнения. Постараюсь ответить на вопросы и развеять сомнения.

Мою статью на разных площадках прочитали уже более 880 тысяч человек (442 тыс на Пикабу, 261 тыс дочитываний в Дзене (показов 2. 9 млн), 113 тыс на Хабре (https://habr.com/ru/company/lamptest/blog/547730/), 20 тыс на Mysku, 45 тыс в ЖЖ). Общее количество комментариев превысило 2500. Я физически не могу ответить на каждый, но отвечу на самые часто встречающиеся.

Впервые в интернете увидел этот способ лет назад, что здесь нового?

Я не претендую на идею. Я лишь нашёл лампочку, идеально подходящую для переделки, подробно рассказал, как её модифицировать и измерил её параметры до и после переделки. Об этом способе я узнал из блога израильтянки Амит Терко.

Не понял -«ломаем резистор». Ломаем и разъединяем или ломаем резистор и паяем ножки?
Судя по картинке, там припой вместо R2? Или я ошибаюсь, и должен быть разрыв?

Резистор должен быть разорван. На фото остатки от сломанного резистора (у него проводящий слой был сверху, а остальное просто керамика).

«Ну хоть бы выпаять предложил, а не выломать».
«Зачем ломать, можно просто отпаять».
«А можно отпаять, а не ломать?»

Плата у лампы алюминиевая и отпаять резистор будет непросто. Да и паять умеют далеко не все, а выломать сможет каждый, у кого «прямые» руки.

Интересно, а насколько велика мощность рассеивания у R1? И не будет ли он перегреваться, и в конце концов сгорит?

Эти резисторы подключены ко входу микросхемы и задают ток. Мощность, рассеиваемая на них, мала.
Вот типовая схема светодиодной лампы с импульсным драйвером (токозадающие резисторы RS1, RS2).

Интересно, зачем ставят два резистора, а не один?

Чтобы можно было точнее подобрать общее сопротивление и, соответственно, ток через светодиоды.

А что у всех 2 резистора и у любой стало быть надо ломать именно второй резистор?

В дешёвых лампах ради экономии ставят один резистор. Для переделки такой лампы придётся заменять резистор на другой большего номинала.

Если резистора два, и они стоят параллельно, нужно ломать тот, у которого номинал больше.

А если вместо R2 (5.6 Ом) отпаять сопротивление R1 (2.7 Ом) — насколько снизится яркость и температура?

Снизится сильно, так делать не стоит.

А после переделки параметры, кроме температуры, замерял? Как там с пульсацией и CRI?

Измерял. Ничего не меняется.

А не проще ли сразу купить лампу менее мощную и не заморачиваться «тюнингом»?

Нет! У менее мощной лампы меньше светодиодов, которые точно так же «работают на износ». Модифицируя лампу, мы даём возможность светодиодам работать в щадящем режиме.

Как снять колпак?

У лампочки Navigator, которую я нашёл для переделки, колпак можно просто оторвать рукой. У других ламп снять колпак может быть очень непросто. Советуют прогреть его феном прежде, чем пытаться оторвать. Осторожно! У очень старых ламп (например первых IKEA) колпак стеклянный и при попытке его оторвать можно сильно пораниться.

Как поставить колпак обратно, чтобы он не отвалился при вкручивании?

У того же Навигатора колпак защёлкивается и держится хорошо. У других ламп можно зафиксировать колпак двумя каплями суперклея.

Я конечно скорее всего чего-то не понимаю но если I=U/R то при уменьшении сопротивления ток возрастает… соответственно вырастает и мощность… или я чего то не понимаю?

В лампе, которую мы модифицируем, два резистора соединены параллельно. Когда мы отламываем один, общее сопротивление увеличивается.

А как нашли, что у лампы навигатор кишки снаружи? Светили в магазинах чем-то через матовую колбу?

Просто разобрал несколько ламп и нашёл подходящую.

Производители тоже вас читают и модифицируют изделия так чтобы нельзя было так легко влезть и «подкрутить». Такую инфу нужно распространять подпольно, а иначе она очень быстро устаревает.

Вопреки устоявшемуся мнению, производитель будет только рад, если его лампа станет работать дольше. Ведь когда преждевременно сгорает лампа, покупатель старается больше не покупать лампы этого производителя.

Хорошо также в пластмассовом цоколе просверлить штуки 4 отверстия диаметром примерно 4 мм. тогда горячий воздух будет выходить из лампы и снизится температура внутри, что так же увеличит срок службы лампы.

Особой конвекции там не будет и если это и продлит срок службы, то незначительно. Кстати, многие думают, что корпус целиком пластиковый, но это не так — корпус лампы представляет собой алюминиевый стакан-теплоотвод, снаружи покрытый пластиком.

«Если есть место в патроне или выключателе, можно последовательно с лампой подключить конденсатор 0.5÷1 мкФ. Зависит от мощности лампы, на 160 ÷250в. Яркость упадет но работать будет вечно.»

Нет, если лампа с импульсным драйвером, это не работает.

«Если лампочка в (под) закрытым плафоном проще просто отодрать рассеиватель у лампочки и теплоотвод возрастет и яркость увеличится, а ресурс должен повыситься (перегрев светодиодов уменьшится, а у радиатора лампочки теплоотвод улучшиться), но плафон должен быть обязательно закрытого типа, защита от дураков и детишек.»

Если снять плафон, яркость в целом увеличится всего на 5-8% (https://ammo1.livejournal.com/1220220.html) и сильно уменьшится угол освещения. Перегрев действительно немного уменьшится, но не так значительно, как при уменьшении тока.

За счёт чего выросла энергоэффективность?

Энергоэффективность светодиода зависит от приложенного тока. Чем ниже ток, тем выше эффективность.

А если лампа с раздельными платами, что нужно там отломать?

На плате драйвера обычно есть два таких же токозадающих резистора, но извлечь две платы и поставить обратно весьма непростая задача и это точно займёт не пять минут.

Какие лампы подойдут для переделки?

Для простейшей модификации с выламыванием резистора подходят лишь некоторые лампы. У них должна быть одноплатная конструкция и два токозадающих резистора, включенные параллельно. А ещё у них должен более-менее легко сниматься колпак-рассеиватель.

Многие лампы имеют двухплатную конструкцию, у них под колпаком лишь плата со светодиодами, а плата драйвера находится внутри корпуса.

Возня с разборкой и сборкой такой лампы займёт не один час (возможно даже придётся высверливать завальцовку цоколя) и на мой взгляд, это нецелесообразно.

У дешёвых ламп с одноплатной конструкцией ради экономии установлен только один резистор. Вот, например, Эра 15 Вт с датой выпуска 15.03.19.

Место под второй резистор есть, но стоит лишь один на 1.74 Ом.

Ещё пример: Старт 15 Вт с датой выпуска 08.2019.

Резистор только один на 2.87 Ом.

Для модификации таких ламп придётся заменить резистор на другой большего номинала.

Встречаются и лампы, у которых два токозадающих резистора включены не параллельно, а последовательно (один из читателей обнаружил такое у лампы OSRAM). В этом случае также придётся заменять резисторы.

Я даже не уверен на 100%, что для переделки подходят точно такие же лампы Navigator с другой датой выпуска — не исключено, что конструкция у них менялась.

Я продолжу поиск ламп, пригодных для быстрой модификации. Как только что-то найду, сделаю все измерения «до и после» и расскажу об этом.

© 2021, Алексей Надёжин

Самостоятельно ремонтируем светодиодные лампы — ToolBoom

Светодиодная лампа – современный и практичный источник освещения. Светодиодные лампы безопасны, не содержат ртуть и другие токсичные вещества, не представляют опасности при выходе из строя или разбитии. Но первое, что побуждает к покупке и установке такой лампы, это возможность экономить средства благодаря малому использованию электроэнергии. Светодиодные (или LED) приборы являются достаточно надежными и обычно полностью вырабатывают свой ресурс. Преимущества такого освещения очевидны: оно дает яркий свет и служит долго.

Если обычные лампы накаливания не подлежат ремонту, то в светодиодной можно отремонтировать практически все. Остается найти неисправность, произвести несложный ремонт и тем самым продлить срок эксплуатации лампы. Необходимые инструменты найдутся у каждого домашнего мастера, остается только найти время на ремонтные работы.

Работа светодиодной лампы построена на свойствах некоторых материалов излучать свет при определенных условиях. Рабочий элемент лампы, светодиод – это полупроводниковое устройство, которое излучает некогерентный свет при пропускании через него электрического тока. Светодиоды светятся только при условии прохождения постоянного тока.

Как работает светодиод?

Рассмотрим его работу на примере широко распространенного SMD-светодиода в корпусе 5730.

Его характеристики представлены в таблице:

Пиковый прямой ток (IFPM)	260 мА
Прямой ток (IFM)	180 мА
Обратное напряжение (VR)	5 В
Рассеиваемая мощность (PD)	0,63 Вт
Угол рассеивания света	120°
Тип линзы светодиода	Прозрачный
Рабочая температура (TOPR)	-40°С – +85°С
Температура хранения (TSTG)	-40°С – +100°С
Температура пайки (TSOL)	260°С

Если в двух словах описать его работу, можно сказать так: светодиод преобразует электрический ток в световое излучение. Светодиод состоит из полупроводникового кристалла на токонепроводящей основе, корпуса с контактными выводами и оптической системы. Для повышения устойчивости светодиода, пространство между кристаллом и пластиковой линзой заполнено прозрачным силиконом. Алюминиевая основа предназначена для отвода избыточного тепла. Собственно, при нормальных условиях выделяется совсем небольшое количество тепла.

Чем больший ток проходит через светодиод, тем ярче он светит. Однако, из-за внутреннего сопротивления полупроводника и p-n-перехода, диод нагревается и при большом токе может сгореть – расплавятся соединительные проводники или будет прожжен сам полупроводник. Следовательно, для обеспечения требуемого значения тока, в лампе должен быть блок питания – драйвер, а также система отвода избыточного тепла – радиатор. Рассмотрим устройство LED-лампы подробнее.

Основные составляющие части LED-лампы

1. Рассеиватель. Рассеиватель устраняет неравномерности светового потока и слишком высокую яркость отдельных излучающих элементов. Он обеспечивает освещение под определенным углом (для бытовых ламп — угол рассеивания должен быть как можно больше).
2. Плата со светодиодами. Плата на алюминиевой основе, на которой размещены светодиоды. При этом, количество светодиодов очень важно для теплообмена, следовательно, должно соответствовать конструкции лампы. Между платой и радиатором находится термопаста, которая способствует передаче тепла.
3. Радиатор. Качественный радиатор предназначен для того, чтобы эффективно отводить тепло от компонентов лампы и не давать светодиодам возможности перегреваться. Конструкция радиатора с ребрами позволяет эффективнее отводить и рассеивать избыток тепла.
4. Цоколь. Вкручивается в патрон светильника и обеспечивает с ним надежный контакт. Изготовлен, как правило, из латуни с никелевым покрытием. Для защиты от пробивания электрическим током цоколь большинства LED-ламп имеет полимерную основу.
5. Драйвер. Это электронная схема, которая предназначена для преобразования переменного тока электросети в постоянный ток такого номинала, который необходим для работы светодиодов. Слишком большой ток приводит к деградации светодиодов, которые в итоге перегорают. Качественный драйвер обеспечивает стабильную работу лампы при прыжках сетевого напряжения, обеспечивает работу светодиодов без пульсаций. Схем драйверов LED-ламп довольно много. Ниже приведены лишь некоторые из них: Драйверы бывают как простые, где фактически напряжение ограничивается за счет резистора или конденсатора, так и более совершенные с использованием микросхем. Такой драйвер не только ограничивает напряжение, но и обеспечивает оптимальное энергопотребление, а также различные функции ограничения и защиты. Конечно, драйверы на микросхемах более современные и прогрессивные, но при этом более сложные в изготовлении, а это напрямую влияет на стоимость лампы.

Работа лампы и поиск неисправности

Принцип работы светодиодной лампы достаточно прост: от электросети через контакты на драйвер подается переменный ток, там он выпрямляется и направляется на светодиоды, которые «превращают» его в свет. Избыток тепла отводится с помощью платы, на которой размещены светодиоды и радиатор.

Хотя на первый взгляд LED-лампы разные, они имеют одинаковую конструкцию и сделаны по одним принципам схемотехники. Поэтому, если разобраться в их работе и отремонтировать одну лампу, каждый последующий ремонт будет легче.

В большинстве современных ламп — источником света являются SMD-светодиоды, которые соединены последовательно. Схема соединения показана на рисунке.

Поэтому, выход из строя одного из них приводит к тому, что и другие тоже работать не будут. Наиболее распространенная неисправность ламп — именно перегорание светодиодов. Чаще всего — одного из них. Крайне редко случаются ситуации, когда из строя выходят сразу несколько светодиодов.

Перегореть светодиоды могут по разным причинам. Это может быть использование компонентов низкого качества, отсутствие стабилизации по току, перегрева светодиодов, скачки напряжения в электросети. При этом некоторые производители сразу перегружают светодиоды, чтобы заинтересовать покупателя высокой яркостью лампы небольшого размера.

Но какой бы ни была причина поломки, в большинстве случаев восстановить работу светодиодной лампы возможно. Более того, такой ремонт под силу выполнить даже начинающим радиолюбителям. А расходы будут значительно меньше, чем стоимость новой лампы.

Для выяснения причины необходимо разобрать лампу – снять рассеиватель и добраться середины лампы. Рассеиватель может быть приклеен к корпусу, поэтому нужно аккуратно (например, тонкой отверткой) отсоединить его от корпуса. Исключением являются лампы со стеклянным рассеивателем. Такие лампы зачастую не подлежат ремонту.

В рассеивателе размещена плата со светодиодами. В качественных лампах на ней установлены только светодиоды. Плата, на которой размещены еще и другие компоненты, будет быстрее перегреваться, а компоненты будут выходить из строя.

Следующий шаг – это визуальный осмотр платы. Определить светодиод, который перегорел, в большинстве случаев можно визуально – на нем четко видно черную точку, или следы от выгорания.

Но в некоторых случаях светодиод может выглядеть неповрежденным. Провести проверку и выявить неисправность светодиода можно с помощью мультиметра. Большинство современных мультиметров имеют функцию тестирования диодов. Порядок проверки следующий: замыкаем красный щуп на анод светодиода, а черный на катод. Хороший светодиод загорается. При изменении полярности щупов — на дисплее мультиметра будет только цифра «1», диод светиться не будет. Нерабочий светодиод при проверке также не светится.

Замена светодиода

Теперь, когда определён неисправный светодиод, нужно его заменить. Светодиод припаян к плате. В то же время, перегревание является критическим в его работе. В технической спецификации светодиодов указаны рекомендации по пайке. Например, для SMD-светодиода 5730, который широко используется благодаря хорошему соотношению размеров, мощности и светового потока — температура пайки 260°С (в течение не более двух секунд).

Если конструкция лампы позволяет, плату надо снять с радиатора, отпаять контакты драйвера, и уже после этого приступать к замене светодиода. Плату удобно закрепить на держателе (так мы освобождаем обе руки) и, опять же, если конструкция лампы позволяет, прогреть термофеном снизу. Температуру при этом задать не очень высокую, в пределах 100 ÷ 150°С, чтобы не повредить «живые» светодиоды.

Снимать с платы старый светодиод удобнее термопинцетом, который одновременно прогревает оба вывода. Или можно делать это изготовленным собственноручно его упрощённым аналогом – скрученным медным проводником, который разогревается от жала паяльника.

На место неисправного нужно установить новый светодиод такого же типа. Маркировка светодиодов, как правило, обозначена на плате лампы. При установке нужно соблюдать полярность.

Существует и другой, на первый взгляд более простой способ ремонта – на место неисправного светодиода запаять перемычку, то есть, замкнуть контактные площадки, к которым был подсоединён старый светодиод. Выглядеть это будет так:

Если на плате много светодиодов и все они включены последовательно, отсутствие одного не будет существенно влиять на работу других. Однако напряжение на рабочих диодах увеличится и вероятность того, что они будут выходить из строя, достаточно высока. Это не касается качественных ламп, драйвер которых задает необходимый ток и будет уменьшать напряжение до уровня, безопасного для работы светодиодов.

Другие неисправности

Если же при проверке все светодиоды оказались рабочими, надо проверить драйвер лампы и поискать другие «незначительные» поломки, внимательно осмотреть и проверить всю конструкцию лампы, особенно, соединительные проводники и контакты на предмет обрыва или «холодной» пайки.

Драйвер в хороших лампах выполнен в виде отдельной платы и находится в цокольной части. Поскольку каждый производитель имеет свою схему драйвера, не существует четкой и стандартной рекомендации по его ремонту. Здесь надо применять индивидуальный подход.

Следует мультиметром проверить основные детали, а именно, проверить на короткое замыкание выводы диодов и транзисторов, сравнить номиналы резисторов, заменить конденсаторы, которые имеют неудовлетворительное состояние или емкость которых не соответствует номиналу. Если в схеме драйвера присутствует интегральная микросхема, надо проверить напряжение на ее выводах согласно технической спецификации и сделать выводы относительно ее работоспособности. Заменить неисправные компоненты.

Остается проверить работу разобранной лампы и собрать ее. При необходимости, нанести термопасту, закрутить шурупы, зафиксировать рассеиватель.

Тенденция «модульного» ремонта не обошла и область светодиодных устройств. В интернет-магазине инструментов «Masteram» вы можете приобрести как комплекты для самостоятельной сборки LED-ламп, так и отдельные составляющие: драйверы, платы с установленными светодиодами, радиаторы ламп и т.д. Достаточно разобрать лампу, отпаять «старую» отработанную деталь, а на ее место установить новую. Замена производится в считанные минуты.

Конечно, здесь мы рассмотрели лишь самые простые варианты возобновления работы светодиодной лампы, без углубления в схемные и конструкционные решения. Но очевидно, что дело это перспективное. Стоимость замены светодиода или драйвера лампы будет значительно ниже, чем приобретение новой лампы. Из общих рекомендаций можно только добавить, что при замене следует использовать качественные компоненты с хорошими техническими характеристиками. Это будет залогом длительной безотказной работы светодиодной лампы.

Команда Toolboom

Копирование материалов с сайта toolboom.com разрешается только при условии указания авторства и размещения обратной текстовой ссылки на каждый скопированный контент.

Простой драйвер светодиода от сети 220В

Для питания светодиоду требуется источник постоянного напряжения и устройство стабилизации тока – драйвер. А если требуется (или очень хочется) подключить светодиод к сети 220В? И светодиод, при этом, мощный? Простым резистором и диодом здесь не обойтись. Самый правильный, вернее, единственно правильный способ – использовать специализированный драйвер. Его можно даже самому собрать (читайте в статье «Схема драйвера для светодиодов от сети 220В»).

Впрочем, есть и менее правильные, но, в целом, рабочие варианты. Один из них – собрать стабилизатор тока для светодиода из обычной энергосберегающей лампы.

Прежде чем начнем, помните: все, что вы делаете, вы делаете на свой страх и риск! Мы не даем никакой гарантии, что получившийся прибор заработает у вас правильно. И не несем никакой ответственности за возможный ущерб или повреждения, которые, теоретически, могут случиться, если что-то пойдет не так, как задумано.

Предстоит работать с опасным для жизни напряжением в 220В и, скорее всего, без точной технической документации на конкретную переделываемую лампу. Если вы не знаете правил предосторожностей при работе с высоким напряжением, не сильно уверенно держите в руках паяльник, то лучше откажитесь от этой затеи – в конце концов, готовый драйвер от сети 220В стоит не так уж дорого.

Но, если интересно, то вперед!

Обычная энергосберегайка, она же компактная люминесцентная лампа или КЛЛ, содержит в себе электронное устройство, обеспечивающее поджег и горение газоразрядных ламп. КЛЛ имеют очень приличный срок службы – до 10 000 часов, но с течением времени яркость их свечения снижается, они начинаю сильнее греться, начинают мерцать или вообще перестают светить. При этом, чаще всего, из строя выходит именно «стеклянная часть» лампы, а ее электроника остается в полном порядке. Поэтому, для экспериментов вполне подойдет старая лампа, которая перестала работать, а вы ее почему-то не выбросили. Если есть выбор, то лучше взять лампу помощнее. У меня для опытов оказался пациент, изображенный на картинке в начале статьи.

Запыленная и пожелтевшая лампа Maxus 26W верой и правдой отслужила несколько лет и была заменена, поскольку светить стала чуть ли не вдвое тусклее, чем нужно.

Аккуратно, по пояску открываем лампу.

Аккуратно открытая энергосберегающая лампа

Видим балласт, от которого два провода уходят к цоколю и четыре к стеклянным колбам. Откусываем их все и извлекаем электронную часть. Только внимательно – один из цокольных проводов к плате может идти через висящий резистор. Он тоже нужен, откусывайте за ним.

Получилась вот такая штучка.

Извлеченный балласт люминесцентной лампы — до переделки

Теперь от разрушения ламп переключимся к изучению их принципиальных схем. Импульсный преобразователь (электронный балласт) компактных люминесцентных ламп может различаться деталями для конкретных ламп, но принципиально его схема выглядит так:

Принципиальная схема балласта компактной люминесцентной лампы

Желтым цветом выделено то, что может значительно отличаться от лампы к лампе в зависимости от производителя и ее мощности. В любом случае, оставляем эту часть безо всяких изменений. То, что отмечено синим, останется бесхозным после удаления ламп (стеклянных колб) и может быть безболезненно удалено с платы, дабы не мешало.

Получится примерно так:

Импульсный преобразователь после удаления «лишних» деталей

После удаления «синей» части схемы, останется два проводника, повисших в воздухе. Их нужно соединить друг с другом – закоротить. Найдем что с чем соединять на конкретной плате.

Обратная сторона платы импульсного преобразователя

Как видно, нужно закоротить выход дросселя (он же вход в колбы) с выходом из колб по кратчайшему пути. Электроника вашей лампы, скорее всего, внешне будет отличаться от того, что вы видите на картинке. Важно понять сам принцип.

Следующий шаг – сделать из дросселя трансформатор, выпрямить получившийся ток и запитать им светодиоды.

Дело в том, что люминесцентные лампы питаются напряжением высокой частоты (до 50КГц). Соответственно, намотав на дроссель вторичную обмотку, можно получить на ней нужное напряжение.

Аккуратно выпаиваем дроссель. Дальше очень творческая задача – его разобрать. Дроссель состоит из катушки с проводом, в которую сверху и снизу вставляются две половинки Е-образного феррита. Разобрать дроссель – это значит разъединить спаявшиеся за года половинки тонкого и хрупкого феррита (которые еще иногда заливают лаком), снять их и получить свободный доступ к катушке с проводом. Удалите ленту, которая расположена по периметру феррита, после чего нежно и не прикладывая больших усилий, попробуйте его разъединить. Помогает нагревание – например, аккуратно паяльником по всему периметру феррита. У меня получилось, правда, далеко не сразу.

Побежденный и разобранный дроссель

На открывшуюся катушку поверх наматываем вторичную обмотку. По моим наблюдениям один оборот вторичной обмотки дает в ней около 0.8В напряжения. В моих планах было запитать две линейки одноваттных светодиодов по 10шт. Для этого мне нужно около 30В напряжения. Итоговый ток требуется небольшой – до 200-250мА, поскольку светодиоды ну очень китайские.

В моем случае получилось 40 витков эмальпровода диаметром 0.25мм. Наматывайте аккуратно, поскольку дроссель потом нужно будет собрать обратно, т.е. вернуть ферриты на место. Не забудьте в конце узкой полоской изоленты или скотча скрепить между собой половинки феррита. Впаиваем дроссель обратно. Получится как-то так.

Результат работы — готовый «драйвер» из балласта энергосберегайки

Подключаем входное сетевое напряжение. Взрывов, фейерверков нет? Чудесно! Теперь аккуратно меряем переменное напряжение на выходах вторичной обмотки. Получилось то, что нужно? Здорово! Если нет, отключаемся от сети и отматываем (чтобы уменьшить) или добавляем (чтобы увеличить) несколько витков в обмотке. Разбирать дроссель для этого не нужно – просто аккуратно продевайте провод между катушкой и ферритом.

У меня две линейки светодиодов. Подключить их можно двумя способами – параллельно – для этого нужно предварительно выпрямить ток. Или встречно – для этого выпрямлять ток не нужно. На схеме это выглядит так.

Параллельное подключение двух линеек светодиодов

Параллельное подключение. Зеленая область – вторичная обмотка, диодный мост и светодиоды. Синяя линия – перемычка. Диодный мост собирается из быстрых диодов. Я взял 4 диода HER307.

Встречное подключение выглядит так:

Встречное подключение двух линеек светодиодов

Оба варианта имеют право на жизнь, я выбрал параллельное подключение с выпрямлением.

После сбора схемы подключите светодиоды через амперметр. Подключите питание. Если сила тока такая, как необходимо – отлично, если нет, то убирая/добавляя витки вторичной обмотки дросселя уменьшите или увеличьте ток.

Результат работы — светодиоды подключены и ярко светят.

У меня получилось около 200мА на две линейки по 10 светодиодов. Маловато, но для настольного светильника хватит.

Очень непривычно видеть подключение светодиодов напрямую от источника тока. Но здесь стабилизация тока достигается за счет точной стабилизации напряжения. И, в данном случае, если что-то произойдет с одной из параллельных линеек светодиодов, ток в оставшихся линейках не изменится, в отличие от обычного подключения через драйвер.

Правильно собранная схема должна иметь серьезный запас по мощности – у меня рабочая мощность 6 из 26 Вт. Ничего (кроме светодиодов) не должно существенно нагреваться в процессе работы (только проверяйте после отключения от сети).

В итоге получился компактный и практически бесплатный «драйвер», который позволил мне подключить светодиоды к сети 220В. Осталось соорудить корпус и смонтировать настольный светодиодный светильник. Но это уже другая история и о ней читайте в статье «Светодиодный светильник своими руками».

Также, имеются готовые модели драйверов для светодиодов, без которых никак не обойтись, если будет нужно получить мощный и яркий свет.

Доработки LED светильника

Пример простой доработки LED светильника

Светодиодные (LED) лампы доступны различных форм и конструкций. В этой статье предложен простой анализ, предварительные измерение и доработка офисного LED светильника.

Офисная светодиодная (LED) лампа

Офисная светодиодная (LED) лампа

Офисная светодиодная (LED) лампа в разобранном виде

Светодиоды монтируются непосредственно на корпус лампы (без изоляции), корпус обеспечивает теплоотвод. Все диоды светильника соединены последовательно и подключены к LED драйверу. В первичный части светодиодного драйвера поставлен ЭМС фильтр. Этот прототип фильтра был добавлен производителем LED светильников после того как они приобрели пару сотен «сертифицированных» светодиодных драйверов, собрали пару светодиодных ламп и отправили в лабораторию для ЭМС сертификации. Качество LED драйверов было плохое. Единственная возможность, чтобы получить сертификацию LED лампы, добавить внешний фильтр, чтоб снизит электромагнитные помехи. Была и возможность пожертвовать все светодиодные драйверы для университетов, чтоб обучать новых инженеров, как не надо строить светодиодные драйвера.

Одна светодиодная лампа, без ЭМС фильтра, создавала на столько высокие радиопомехи что заглушила все радиостанции в диапазоне 5м. Если такие светодиодные лампы были бы установлены в офисе то возможно возникли бы проблемы с офисной техникой. Если такие светодиодные лампы были бы установлены в больнице или в другое учреждение здравоохранения, могли бы возникнуть жизнеописание ситуации (в зависимости от страны ЕС, это может привести к долгосрочному тюремному сроку для производителя или дистрибутора LED ламп). Другая угроза у производителя кто распространяет светодиодные лампы плохого качество, это государственные организации, которые осуществляет надзор над рынком и реагирует на претензии клиентов, тестируя подозрительные образцы.

Светодиодная (LED) лампа, без ЭМС фильтра

Светодиодная (LED) лампа, с ЭМС фильтром который разработали производители (LED) лампы

Задача RF EMC DEVEL­OP­MENT инженеров была оптимизация ЭМС фильтра светодиодной лампы, создание прототипа. Размер ЭМС фильтра был слишком большим и излучаемые помехи были слишком близко к предельным величинам. RF EMC DEVEL­OP­MENT предлагали два решения– интегрировать пару пассивных компонентов внутри светодиодного драйвера или добавить дополнительный фильтр на входе переменного тока светодиодной лампы.

Производитель светодиодных ламп решил, что добавка внешнего фильтра удовлетворит их. RF EMC DEVEL­OP­MENT разработали прототип ЭМС фильтра, приминая пару дешевых компонентов. Стоимость нового фильтра была намного ниже предыдущего фильтра и эмиссия радиопомех даже снизилась.

Светодиодная (LED) лампа, с ЭМС фильтром (прототип), который разработали RF EMC DEVEL­OP­MENT

Радиопомехи светодиодной (LED) лампы, с ЭМС фильтром, который разработали RF EMC DEVEL­OP­MENT

RF EMC DEVEL­OP­MENT рекомендует всегда перед покупкой большого количество LED драйверов провести предварительные ЭМС тесты и тесты на безопасность на паре образцов. А также предварительно проверить прототипы светодиодных ламп перед отправкой на сертификацию. Это намного дешевле, чем делать повторные аккредитованные тесты для сертификации и доработки.

RF EMC DEVEL­OP­MENT предлагает предварительные и аккредитованные ЭМС тесты и тесты на безопасность. RF EMC DEVEL­OP­MENT предлагает обучение персонала для проведение предварительных тестов на заводе с оборудованием низкой стоимости.

Питание светодиодов, блок питания для светодиодов

Постоянные читатели часто интересуются, как правильно сделать питание для светодиодов, чтобы срок службы был максимален. Особенно это актуально для led  неизвестного производства с плохими техническими характеристиками или завышенными.

По внешнему виду и параметрам  невозможно определить качество. Частенько приходится рассказывать как рассчитать блок питания для светодиодов, какой лучше купить или сделать своими руками. В основном рекомендую купить готовый, любая схема после сборки требует проверки и настройки.

Содержание

• 1. Основные типы
• 2. Как сделать расчёт
• 3. Калькулятор для расчёта
• 4. Подключение в автомобиле
• 5. Напряжения питания светодиодов
• 6. Подключение от 12В
• 7. Подключение от 1,5В
• 8. Как рассчитать драйвер
• 9. Низковольтное от 9В до 50В
• 10. Встроенный драйвер, хит 2016
• 11. Характеристики

Основные типы

Светодиод – это полупроводниковый электронный элемент, с низким внутренним сопротивлением. Если подать на него стабилизированное напряжение, например 3V, через него пойдёт большой ток, например 4 Ампера, вместо требуемого 1А. Мощность на нём составит 12W, у него сгорят тонкие проводники, которыми подключен кристалл. Проводники отлично видно на цветных и RGB диодах, потому что на них нет жёлтого люминофора.

Если блок питания для светодиодов  12V со стабилизированным напряжением, то для ограничения тока последовательно устанавливают резистор. Недостатком такого подключения будет более высокое потребление энергии, резистор тоже потребляет некоторую энергию. Для светодиодных аккумуляторных фонарей на 1,5В применять такую схему нерационально. Количество вольт на батарейке быстро снижается, соответственно будет падать яркость.  И без повышения минимум до 3В диод не заработает.

Этих недостатков  лишены специализированные светодиодные драйвера на ШИМ контроллерах. При изменениях напряжения  ток остаётся постоянным.

Как сделать расчёт

Чтобы рассчитать блок питания для светодиодов необходимо учитывать 2 основных параметра:

1. номинальная потребляемая мощность или желаемая;
2. напряжение падения.

Суммарное энергопотреблением подключаемой электрической цепи не должно превышать  мощности блока.

Падения напряжения зависит от того, какой свет излучает лед чип. Я рекомендую покупать фирменные LED, типа Bridgelux, разброс параметров у них минимальный. Они гарантированно держат заявленные характеристики и имеют запас по ним. Если покупаете на китайском базаре, типа Aliexpress, то не надейтесь на чудо, в 90% вас обманут и пришлют барахло с параметрами в 2-5 раз хуже. Это многократно проверяли мои коллеги, которые заказывали недорогие LED 5730 иногда по 10 раз. Получали они SMD5730 на 0,1W, вместо 0,5W. Это определяли по вольтамперной-характеристике.

Пример различной яркости кристаллов

К тому же у дешевых разброс параметров очень большой. Что бы  это определить в домашних условиях своими руками, подключите их последовательно 5-10 штук. Регулирую количество вольт, добейтесь чтобы они слегка светились. Вы увидите, что часть светит ярче, часть едва заметно. Поэтому некоторые в номинальном рабочем режиме будут греться сильнее, другие меньше. Мощность будет на них разная, поэтому самые нагруженные выйдут из строя раньше остальных.

Калькулятор для расчёта

Для удобства читателей опубликовал онлайн калькулятор для расчёта резистора для светодиодов при подключении к стабильному напряжению.

Калькулятор учитывает 4 параметра:

• количество вольт на выходе;
• снижение напряжения на одном LED;
• номинальный рабочий ток;
• количество LED в цепи.

Подключение в автомобиле

..

При заведенном двигателе бывает в среднем 13,5В — 14,5В, при заглушенном12В — 12,5В. Особые требования при включении в автомобильный прикуриватель или бортовую сеть. Кратковременные скачки могут быть до 30В. Если у вас используется токоограничивающее сопротивление, то сила тока возрастает прямо пропорционально повышению напряжению питания светодиодов. По этой причине лучше ставить стабилизатор на микросхеме.

Недостатком использования светодиодных драйверов в авто может быть появление помех на радио в УКВ диапазоне. ШИМ контроллер работает на высоких частотах и будет давать помехи на ваш радиоприёмник. Можно попробовать заменить на другой или линейный типа стабилизатор тока LM317 для светодиодов. Иногда помогает экранирование металлом и размещение подальше от головного устройства авто.

Напряжения питания светодиодов

Из таблиц видно, для маломощных на 1W, 3W этот показатель  2В для красного, желтого цвета, оранжевого. Для белого , синего, зелёного он от 3,2В до 3,4В. Для мощных от 7В до 34В. Эти циферки придется использовать для расчётов.

Таблица для LED на 1W, 3W, 5W

Таблица для мощных светодиодов 10W, 20W, 30W, 50W, 100W

Подключение от 12В

Одно из самых распространенных напряжений это 12 Вольт, они присутствуют в бытовой  технике, в автомобиле и автомобильной электронике. Используя 12V можно полноценно подключить 3 лед диода. Примером служит светодиодная лента на 12V, в которой 3 штуки и резистор подключены последовательно.

Пример на диоде 1W,  его номинальный ток 300мА.

• Если на одном LED падает 3,2В, то для 3шт получится 9,6В;
• на резисторе будет 12В – 9,6В = 2,4В;
• 2,4 / 0,3 = 8 Ом номинал нужного сопротивления;
• 2,4 * 0,3 = 0,72W будет рассеиваться на резисторе;
• 1W + 1W + 1W + 0,72 = 3,72W полное энергопотребление всей цепи.

Аналогичным образом можно вычислить и для другого количества элементов в цепи.

Подключение от 1,5В

Источник питания для светодиодов может быть и простой пальчиковой батарейкой на 1,5В. Для LED диода требуется обычно минимум 3V, без стабилизатора тут никак не обойтись. Такие специализированные светодиодные драйвера используются в  ручных фонариках на Cree Q5 и Cree XML T6. Миниатюрная микросхема повышает количество вольт до 3V и стабилизирует  700мА. Включение от 1. 5 вольт при помощи токоограничивающего сопротивления невозможно. Если применить две  батареи на  1.5 вольт, соединив их последовательно, получим 3В. Но батарейки достаточно быстро разряжаются,  а яркость будет падать еще быстрее. При 2,5В емкости в батареях останется еще много, но диод уже практически потухнет. А светодиодный драйвер будет поддерживать номинальную яркость даже при 1В.

Обычно такие модули заказываю на Aliexpress,  у китайцев  стоят 50-100руб, в России они дороговаты.

Как рассчитать драйвер

Чтобы рассчитать драйвер питания для светодиодов со стабильным током:

1. составьте на бумаге схему подключения;
2. если драйвер китайский, то желательно проверить выдержит он заявленную мощность или нет;
3. учитывайте, что для разных цветов (синий, красный, зеленый) разное падение вольт;
4. суммарная мощность не должна быть выше, чем у источника тока.

Нарисуйте схему включения, на которой распределите элементы, если они подключены не просто последовательно, а комбинировано с параллельным соединением.

На китайском блоке питания неизвестного производителя мощность может быть значительно ниже. Они запросто  указывают максимальную пиковую мощность, а не номинальную долговременную. Проверять сложнее, надо предельно нагрузить блок питания и замерить параметры.

Для третьего пункта используйте примерные таблицы для  1W,3W, 5W, 10W, 20W, 30W, 50W, 100W, которые приведены выше. Но больше доверяйте характеристикам, которые вам дал продавец. Для однокристальных бывает 3V, 6V, 12V.

Если энергопотребление цепи  в сумме  превысит номинальную мощность  источника питания, то ток просядет и увеличится нагрев. Он восстановится до нормального уровня, если снизить нагрузку.

Для светодиодных лент сделать расчёт очень просто. Измерьте количество Ватт на 1 метр и умножьте на количество метров. Именно измерьте, в большинстве случаем мощность завышена и вместо 14,4 Вт/м получите 7 Вт/м. Ко мне слишком часто обращаются с такой проблемой разочарованные покупатели.

Низковольтное от 9В до 50В

Кратко расскажу, что использую для включения для блоков на 12В, 19V, 24В и  для подключения к автомобильным 12В.

Чаще всего покупаю готовые модули на ШИМ микросхемах:

1. бывают повышающие, например, на входе 12V, на выходе 22В;
2. понижающие, например из 24В до 17В.

Не всем хочется тратить большую денежку на покупку готового прожектора для авто, светодиодного светильника или заказывать готовый драйвер. Поэтому обращаются ко мне, что бы из подручных комплектующих собрать что-нибудь приличное. Цена таких модулей начинается от 50руб до 300руб за модель на 5А с радиатором. Покупаю заранее по несколько штук, расходятся быстро.

Больше всех популярен вариант на линейной ИМС LM317T LM317, простой, надежный устаревший.

Очень популярны модели на LM2596, но она уже устарела и советую обратить внимание на более современное с хорошим КПД. Такие блоки имеют от 1 до 3 подстроечных сопротивлений, которыми можно настроить любые параметры до 30В и до 5А.

Встроенный драйвер, хит 2016

В начале 2016 года стали набирать популярность светодиодные модули и COB диоды с интегрированным драйвером. Они включаются сразу в сеть 220В, идеальный вариант для сборки светотехники своими руками. Все элементы находятся на одной теплопроводящей пластине. ШИМ контроллеры миниатюрные, благодаря хорошему контакту с системой охлаждения. Тестировать надежность и стабильность еще не приходилось, первые отзывы появятся минимум через полгода использования. Уже заказал самую дешевую и доступную модель COB на 50W. Чтобы найти такие на китайском базаре Алиэкспресс, укажите в поиске «integrated led driver».

Характеристики

 

Глобальная проблема, это подделка светодиодов Cree и Philips в промышленных масштабах. У китайцев для этого есть целые предприятия, внешне копируют на 95-99%, простому покупателю отличить невозможно. Самое плохое, когда такую подделку вам продают под видом оригинального Cree T6. Вы будете подключать поддельный по техническим спецификациям оригинального. Подделка имеет характеристики в среднем на 30% хуже. Меньше световой поток, ниже максимальная рабочая температура, ниже энергопотребление. Про обман вы узнаете очень не скоро, он проработает примерно в 5-10 раз меньше настоящего, особенно на двойном токе.

Недавно измерял световой поток своих фонариков на левых Cree производства  LatticeBright. Доставал всю плату с драйвером и ставил в фотометрический шар. Получилось 180-200 люмен, у оригинала 280-300лм. Без серьезного оборудования, которое преимущественно есть в лабораториях, вы не сможете измерить, соответственно узнать правду.

Иногда попадаются разогнанные диоды,  сила тока на которых на 30%-60% выше номинальной, соответственно и мощность. Недобросовестный производитель, особенно  подвально-китайский пользуется тем, что срок службы трудно измерить в часах. Ведь никто не засекает отработанное время, а когда светильник или светодиодный прожектор выйдут из строя продавца уже не найти. Да и искать бессмысленно, срок гарантии на такую продукцию дают всегда меньше периода службы.

Драйверы светодиодов

повышают эффективность и упрощают конструкцию

Производители драйверов светодиодов вносят значительные усовершенствования, чтобы справиться с ограничениями по размеру и стоимости в области интеллектуального освещения и требований к автомобильному освещению

Джина Роос, главный редактор

Спрос на светодиоды продолжает расти в различных отраслях — внутреннем и наружном освещении, секторе дисплеев и автомобильном освещении — благодаря их более высокой энергоэффективности, меньшей теплоотдаче и миниатюризации, что значительно увеличивает рынок светодиодных драйверов.Драйверы светодиодов обеспечивают постоянный электрический ток с нужным напряжением, что обеспечивает эффективную работу решений светодиодного освещения. Они также защищают светодиоды от любых колебаний напряжения или тока.

Рост числа подключенных к Интернету вещей осветительных решений и инициатив «умного города» для повышения энергоэффективности также способствует росту рынка светодиодных драйверов. Прогнозируется, что к 2025 году сектор достигнет 11,3 млрд долларов США, увеличившись со среднегодовым темпом роста (CAGR) на 16,3% в течение прогнозируемого периода между 2019 и 2025 годами, согласно отчету , опубликованному ReportBuyer.

В отчете говорится, что одной из основных тенденций на рынке является переход на драйверы светодиодов постоянного тока, которые используются в приложениях высокой яркости и наружного освещения. Другие тенденции включают стабилизацию на первичной стороне (PSR), которая устраняет схемы вторичной обратной связи, и схемы коррекции коэффициента мощности (PFC) для более высокого качества электроэнергии. Это обусловлено уменьшением размеров системных блоков и более низкими требованиями к стоимости в диапазоне малой и средней мощности.

Многие из новейших драйверов светодиодов, представленных на рынке за последний год, ориентированы на приложения для интеллектуального освещения и автомобильного освещения.Вот снимок некоторых из этих продуктов, отвечающих этим ключевым тенденциям.

Интеллектуальное освещение
Благодаря энергоэффективности, надежности и длительному сроку службы светодиоды находят широкое применение в интеллектуальном освещении и во всех видах внутреннего и наружного освещения. Для интеллектуальных осветительных решений размер, вес и охлаждение являются серьезными проектными задачами, что приводит к появлению новых драйверов, обеспечивающих более высокую эффективность.

Одним из примеров является семейство безопасных изолированных ИС драйверов светодиодов LYTSwitch-6 компании Power Integrations с новыми устройствами с высокой плотностью мощности для приложений интеллектуального освещения.Новые светодиодные драйверы с технологией PowiGaN позволяют создавать конструкции, обеспечивающие мощность до 110 Вт с эффективностью преобразования 94%, используя топологию обратного хода. Драйверы также используют измерение тока без потерь, что способствует более высокой эффективности.

(Изображение: Power Integrations)

Высокая эффективность ИС LYTSwitch-6 устраняет необходимость в радиаторах, что уменьшает размер балласта, вес и требования к потоку охлаждающего воздуха. Это делает их подходящими для интеллектуальных жилых и коммерческих светильников, а также для низкопрофильных потолочных светильников.

Первичные ключи PowiGaN на 750 В обеспечивают очень низкий R _DS(ON) и уменьшенные коммутационные потери. Это усовершенствование в сочетании с существующими функциями LYTSwitch-6 повышает эффективность преобразования энергии до 3% по сравнению с обычными решениями, сообщает Power Integrations, что снижает потери тепла более чем на одну треть.

Существующие преимущества

включают быструю переходную характеристику, превосходную перекрестную стабилизацию для параллельных цепочек светодиодов без дополнительного аппаратного регулятора и работу системы без мерцания.Это упрощает интерфейс диммирования с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ). Доступен эталонный проект (DER-801), описывающий пускорегулирующий аппарат для светодиодов мощностью 100 Вт с трехсторонним регулированием яркости.

STMicroelectronics предлагает высоковольтный драйвер светодиодов с компенсацией искажений, который, как утверждается, обеспечивает перспективное энергосберегающее освещение и позволяет полупроводниковым светильникам соответствовать все более строгим нормам освещения. Драйвер светодиодов HVLED007  AC/DC оснащен схемой формирования входного тока (ICS) с компенсацией искажений, которая обеспечивает синусоидальную форму входного сигнала с очень низким общим гармоническим искажением (THD) при полной нагрузке и диапазоне входного напряжения.THD ниже 5% при полной нагрузке.

Обладая коэффициентом мощности, близким к единице, и максимальной энергоэффективностью более 90 %, HVLED007 позволяет использовать одну управляющую ИС для нескольких приложений со светодиодным освещением средней и высокой мощности мощностью до 80 Вт.

(Изображение: STMicroelectronics)

Этот контроллер ККМ с режимом тока, оптимизированный для использования с изолированными квазирезонансными обратноходовыми преобразователями с высоким коэффициентом мощности, может использоваться в приложениях умного производства, умного города и умного дома.Электрические параметры указаны до –40°C, что позволяет использовать их как для наружного, в том числе уличного, так и для внутреннего освещения.

Выходной каскад с тотемным полюсом может подавать и потреблять 600 мА и 800 мА соответственно, что позволяет использовать его в импульсных источниках питания мощностью до 100 Вт, соответствующих стандарту EN61000-3-2, в дополнение к осветительным приборам.

HVLED007 имеет встроенные функции защиты, включая защиту от короткого замыкания, перегрузки и перенапряжения. Устройство размещено в стандартном корпусе SO8 небольшого размера.

Диммирование — важная функция для общего освещения. Понижающие светодиоды постоянного/постоянного тока 80 В ILD8150 / E компании Infineon Technologies AG удовлетворяют этому требованию благодаря технологии гибридного режима диммирования, обеспечивающей 0,5% целевого тока.

ИС драйвера обеспечивают высокий запас безопасного напряжения для приложений, работающих вблизи пределов безопасного сверхнизкого напряжения (БСНН) в диапазоне напряжений питания от 8 В постоянного тока до 80 В постоянного тока. Драйвер предназначен для общего и профессионального применения светодиодного освещения с высокими требованиями к диммированию.

ILD8150/E обеспечивает глубокое затемнение без мерцания и предотвращает появление слышимых шумов. Входной ШИМ-сигнал с частотой от 250 Гц до 20 кГц регулирует ток светодиода в режиме аналогового диммирования от 100% до 12,5% и от 12,5% до 0,5% в гибридном режиме диммирования с частотой модуляции без мерцания 3,4 кГц.

(Изображение: Infineon Technologies)

Цифровое обнаружение затемнения ШИМ с высоким разрешением и отключение при низком энергопотреблении соответствуют ILD8150/E для микроконтроллеров.Устройство также имеет функцию уменьшения яркости и транзистор с понижением яркости, чтобы светодиод не светился в режиме уменьшения яркости.

ILD8150/E управляет током до 1,5 А с помощью встроенного переключателя верхнего плеча. Драйвер ILD8150 с низким сопротивлением R _DS(on)  290 мОм позволяет создавать мощные конструкции с КПД более 95 %. Он включает в себя функцию плавного пуска для защиты первичной ступени от резких запросов тока и шунтирующий резистор для регулируемого максимального выходного тока.

Устройство обеспечивает точную погрешность выходного тока в среднем 3% от одного устройства к другому при всех условиях нагрузки и входного напряжения.Это делает устройство хорошо подходящим для настраиваемых конструкций с белыми и плоскими панелями, в которых ток должен быть одинаковым. Другие функции включают блокировку при пониженном напряжении (UVLO) для начального напряжения и защиту от перегрева.

Драйверы для автомобильных светодиодов
Автомобильные дизайнеры также переходят на светодиоды в качестве замены традиционных галогенных и высокоинтенсивных газоразрядных (HID/ксеноновых) ламп в наружном освещении. Многие из новейших драйверов светодиодов предназначены для рынка автомобильного освещения с различными напряжениями и топологиями питания.

Участники отрасли, такие как ON Semiconductor, говорят, что по мере перехода автомобильной промышленности на полностью светодиодное освещение дизайнеры сталкиваются с новыми проблемами. К ним относятся повышение эффективности, упрощение конструкции и снижение затрат при соблюдении требований к электромагнитным помехам (EMI).

Компания ON Semiconductor представила новое семейство драйверов светодиодов и контроллеров для повышения функциональности маломощного твердотельного освещения. Семейство состоит из двух драйверов светодиодов ( NCV7683 и NCV7685 ) и двух контроллеров тока ( NCV7691 и NCV7692 ), которые были разработаны для упрощения конструкции современного автомобильного освещения.

Для повышения безопасности дорожного движения автопроизводители переходят от простой операции «вкл./выкл.» к сложным системам, которые включают движение и переменную интенсивность в задних комбинированных фонарях (RCL), указателях поворота, противотуманных фарах и других светодиодных блоках с внешней модуляцией для обеспечения предупреждает других участников дорожного движения, сообщает ON Semiconductor.

(Изображение: ON Semiconductor)

В NCV7685 и NCV7683 встроены 12 и восемь линейных программируемых источников тока соответственно, что позволяет управлять несколькими цепочками светодиодов с током до 100 мА на канал.Доступны различные варианты конфигурации, включая последовательное подключение, управление уровнем освещенности, регулировку тока, функции последовательности и комбинацию каналов.

NCV7685 включает в себя 8-битный интерфейс I ² C с обнаружением ошибок CRC8 для индивидуальной регулировки выходного тока с помощью ШИМ, а также для расширенной диагностики, включая обнаружение обрыва цепочки светодиодов или состояния пониженного напряжения, также доступен специальный диагностический контакт. NCV7685 может питаться от DC/DC-контроллера и/или LDO-регулятора напряжения , в зависимости от конструктивных требований.

NCV7691 обеспечивает регулируемый широкий диапазон токов для управления светодиодами в одной или нескольких цепочках, используя только внешний биполярный транзистор NPN и резистор обратной связи. Драйвер позволяет добавлять одиночные каналы в многоканальные системы и поддерживает функцию затемнения через вход ШИМ. Для безопасной работы NCV7691 включает в себя функции обрыва цепи, короткого замыкания и теплового отключения. Производная модель NCV7692 предлагает более быстрое время отклика и пониженный порог обнаружения открытой нагрузки.

Компания

Diodes Inc. выпустила понижающие преобразователи DC/DC AL8843Q и AL8862Q , предназначенные для управления отдельными светодиодами и несколькими светодиодными цепочками для внутренних и наружных светодиодных ламп. Приложения включают дневные ходовые огни (DRL), противотуманные фары, поворотники и стоп-сигналы.

Понижающие преобразователи AL8843Q с напряжением питания от 4,5 В до 40 В и понижающие преобразователи AL8862Q с напряжением питания от 5 В до 55 В могут выдерживать серьезные колебания напряжения, такие как сбросы нагрузки при малом пуске двигателя или в режиме «старт-стоп». , без какого-либо ухудшения тока привода светодиода, по словам компании.

(Изображение: Diodes Inc.)

Эти автомобильные понижающие драйверы светодиодов поддерживают полномасштабное (от 0% до 100%) ШИМ-управление яркостью, управляемое либо аналоговым входом в диапазоне от 0,4 В до 2,5 В, либо сигналом ШИМ, генерируемым внешним микроконтроллером или хост-процессором. Обе части имеют встроенный силовой МОП-транзистор: 40 В/0,2 Ом для AL8843Q и 55 В/0,4 Ом для AL8862Q. Они также оснащены понижающим драйвером светодиодов с гистерезисным режимом, который упрощает контур обратной связи, позволяя инженерам создавать высокостабильные конструкции понижающих преобразователей, используя всего четыре внешних компонента.

Функции безопасности включают защиту от перегрева, а также защиту светодиодов от короткого замыкания и обрыва цепи. AL8862Q также включает вывод индикации неисправности с открытым стоком.

AL8843Q и AL8862Q в корпусах SO-8EP соответствуют требованиям AEC-Q100 Grade 1, поддерживают документы PPAP и производятся на предприятиях, сертифицированных IATF16949.

Кроме того, с учетом потребности в более простых конструкциях автомобильного освещения драйверы MAX25610A и MAX25610B для светодиодов высокой яркости (HBLED) от Maxim Integrated Products, Inc.обеспечивают эффективность 90 % и соответствуют спецификациям электромагнитных помех CISPR 25.

Синхронные понижающе-повышающие драйверы светодиодов/преобразователи постоянного тока представляют собой законченное решение, которое отличается высокими характеристиками электромагнитных помех без ущерба для эффективности и размеров. Эти микросхемы питают до восьми HBLED напрямую от автомобильного аккумулятора. Экономя затраты на спецификацию (BOM) и пространство, они объединяют множество внешних компонентов. Эти особенности делают их подходящими для автомобильных систем освещения, а также для промышленного и коммерческого освещения.

Драйверы светодиодов MAX25610A/B со встроенными размерами адресов МОП-транзисторов, эффективностью и характеристиками электромагнитных помех в одном корпусе. Они также допускают конфигурации в режимах buck, buck-boost и boost для поддержки различных светодиодов и топологий внешнего и переднего освещения. Они также удовлетворяют широкому диапазону требований к напряжению благодаря широкому диапазону входного напряжения от 5 В до 36 В в приложениях с повышающе-понижающим драйвером светодиодов с эффективностью до 90 %.

Драйверы светодиодов в корпусе TQFN размером 5 × 5 мм имеют встроенную функцию измерения тока и встроенные переключающие полевые МОП-транзисторы верхнего и нижнего плеча, что позволяет сократить пространство и стоимость решения.Они предлагают встроенное программируемое ШИМ-управление яркостью, что позволяет точно регулировать яркость без использования отдельного микроконтроллера. MAX25610B имеет опцию частоты переключения 2,2 МГц для более компактного решения.

Rohm также выпустила семейство светодиодных драйверов, которые уменьшают площадь платы и конструктивную нагрузку в автомобильных светодиодных фонарях, включая светодиодные задние фонари (поворот/стоп), противотуманные фары и сигналы поворота, и особенно хорошо подходят для двухколесных задних фонарей. Приложения.

Четырехканальные ИС линейных драйверов светодиодов со встроенными полевыми МОП-транзисторами удовлетворяют потребности в более простых конфигурациях схем и проблем с температурой с помощью двух новых технологий.Серия BD183x7EFV-M ( BD18337EFV-M / BD18347EFV-M ) включает в себя запатентованную схему рассеивания тепла и отдельные функции управления светодиодами, специально разработанные для значительного уменьшения площади платы, а также нагрузки на дизайн приложений для светодиодных ламп.

Схема отвода тепла объединяет несколько клемм для отвода тепла для обычных выходных каналов в одну клемму, что позволяет Rohm сконфигурировать четырехканальный драйвер с высокой выходной мощностью (150 мА/канал) в компактном 16-контактном корпусе.Чтобы снизить расчетную нагрузку, схема отвода тепла — путем объединения нескольких клеммных цепей в одну — позволяет выполнить тепловой расчет, обычно требуемый для каждого канала, за один шаг, сказал Rohm

.

Функция индивидуального управления светодиодами позволяет одновременно управлять двумя автомобильными светодиодными лампами с разными характеристиками с помощью одного драйвера вместо двух, как это обычно требуется. Встроенная функция управления также позволяет разработчикам выбирать работу светодиодов во время аномалий, выключая либо все лампы, либо только неисправную цепочку.Это позволяет соблюдать мультирегиональные законы в единых условиях, сказал Ром.

Другие ключевые особенности включают индивидуальную функцию затемнения, которая поддерживает последовательное освещение для большей гибкости дизайна, и несколько функций защиты для защиты светодиодного драйвера и периферийных цепей.

Для передовых автомобильных задних комбинированных фонарей и внутреннего освещения STMicroelectronics предлагает 12-канальный светодиодный драйвер. ALED1262ZT имеет независимое 7-битное ШИМ-управление яркостью на всех каналах, обеспечивая гибкое управление хвостовыми, стоп-сигналами и индикаторами с динамическими эффектами. Диапазон входного напряжения от 5,5 В до 38 В позволяет использовать драйвер в системах с прямым подключением к аккумулятору.

Каждый канал обеспечивает постоянный выходной ток 19 В для управления цепочками из нескольких светодиодов. Можно регулировать ток от 6 мА до 60 мА, чтобы обеспечить широкий диапазон диммирования с высокой максимальной яркостью.

Драйвер светодиодного освещения поддерживает команды C I ² от главного микроконтроллера и обеспечивает две предварительно запрограммированные конфигурации, обеспечивающие автономную работу для дополнительной гибкости.Он также обеспечивает стабильность и надежность благодаря диагностическим функциям, включая обнаружение обрыва светодиода и предупреждение о перегреве с отключением из-за перегрева.

ALED1262ZT разработан для работы с низким уровнем шума, с медленным временем включения/выключения на канал и работой часов с расширенным спектром для упрощения интеграции с другой бортовой электроникой. Драйвер размещен в теплоэффективном корпусе HTSSOP24 с открытой площадкой размером 6,4 × 7,8 мм. Доступна оценочная плата.

Узнайте больше о журнале Electronic ProductsMaxim Integrated

Что это такое и как это работает?

Разработка и внедрение технологии светодиодов (LED) во всем спектре осветительных приборов за последние несколько лет были захватывающими дух.Несмотря на присущую светодиодам высокую эффективность электрооптического преобразования, качество светодиодного светильника зависит от его драйвера. Потенциал этой революционной технологии освещения может быть раскрыт только тогда, когда показатели производительности драйверов светодиодов постоянно соответствуют электрическим характеристикам светодиодного источника света. Система светодиодного освещения представляет собой синергетическую комбинацию источника света, драйверов светодиодов, систем управления температурным режимом и оптики. Будучи единственным компонентом, который характерным образом влияет на фотометрические характеристики и качество света светодиодов в системе освещения, драйверы играют решающую роль в более обширных и интенсивных применениях светодиодной технологии.

Что такое драйвер светодиода?

Драйвер светодиодов — это электронное устройство, которое регулирует мощность светодиода или цепочки (или цепочек) светодиодов. Светодиоды представляют собой твердотельные полупроводниковые устройства, пропитанные или легированные слоями для создания p-n перехода. При протекании тока через легированные слои дырки из p-области и электроны из n-области инжектируются в p-n-переход. Они рекомбинируют, генерируя фотоны, которые мы воспринимаем как видимый свет. Преобразование тока в световой выход почти линейно, увеличение входного тока позволяет большему количеству электронов и дырок рекомбинировать в p-n переходе и, таким образом, генерируется больше фотонов.

В отличие от обычных источников света, которые питаются непосредственно от источника питания переменного тока (AC), светодиоды работают на входе постоянного тока или модулированном прямоугольном сигнале, поскольку диоды имеют полярность. Вход сигнала переменного тока приведет к тому, что светодиод загорится только примерно в половине случаев, когда сигнал переменного тока имеет правильную полярность, и сразу же погаснет при отрицательном смещении. Следовательно, постоянная подача постоянного электрического тока при фиксированном выходе или переменном выходе в допустимом диапазоне должна применяться к светодиодной матрице для стабильного немерцающего освещения.

Драйверы светодиодов

обеспечивают интерфейс между источником питания (линии) и светодиодом (нагрузкой), преобразуя входящее питание переменного тока с частотой 50 Гц или 60 Гц при таких напряжениях, как 120 В, 220 В, 240 В, 277 В или 480 В, в регулируемый постоянный ток на выходе. Существуют драйверы, предназначенные для работы с другими типами источников питания, например, питание постоянного тока от микросетей постоянного тока или питание через Ethernet (PoE). Схема драйвера светодиода должна быть невосприимчива к скачкам напряжения и другим помехам в сети переменного тока в заданном расчетном диапазоне, а также отфильтровывать гармоники в выходном токе, чтобы они не влияли на качество выходного сигнала светодиодного источника света.Драйвер — это не просто преобразователь энергии. Некоторые типы драйверов светодиодов имеют дополнительную электронику, обеспечивающую точное управление светоотдачей или поддержку интеллектуального освещения.

Постоянный ток или постоянное напряжение?

Электрическая цепь, которая регулирует поступающую мощность для обеспечения постоянного выходного напряжения, обычно называется источником питания, тогда как драйвер светодиода в строгом смысле относится к электрической цепи, обеспечивающей постоянный выходной ток. Сегодня «драйвер светодиода» и «источник питания светодиода» — очень неоднозначные термины, которые используются взаимозаменяемо.Несмотря на терминологическую неоднозначность, мы не можем позволить себе пренебрегать внутренними различиями между схемами постоянного тока (CC) и постоянного напряжения (CV) для регулирования нагрузки светодиодов.

Драйверы светодиодов постоянного тока

обеспечивают постоянный ток (например, 50 мА, 100 мА, 175 мА, 350 мА, 525 мА, 700 мА или 1 А) независимо от нагрузки по напряжению для светодиодного модуля в определенном диапазоне напряжений. Драйвер может питать один модуль со светодиодами, соединенными последовательно, или несколько светодиодных модулей, соединенных параллельно.Последовательное соединение предпочтительнее в схемах CC, потому что оно гарантирует, что все светодиоды имеют одинаковый ток, протекающий через их полупроводниковые переходы, и световой поток одинаков для всех светодиодов. Для параллельной работы нескольких светодиодных модулей требуется резистор в каждом светодиодном модуле, что приводит к снижению эффективности и плохому согласованию токов. Большинство драйверов CC можно запрограммировать на работу в диапазоне выходного тока для точного сопряжения между драйвером и конкретным светодиодным модулем. Драйверы светодиодов постоянного тока используются, когда световой поток не должен зависеть от колебаний входного напряжения.Они используются во многих типах продуктов общего освещения, таких как потолочные светильники, трофферы, настольные/торшеры, уличные фонари и светильники для высоких пролетов, для которых приоритетными являются высокое качество тока и точный контроль выходной мощности. Драйверы CC поддерживают диммирование как с широтно-импульсной модуляцией (PWM), так и с уменьшением постоянного тока (CCR). Работа источника питания в режиме CC обычно требует защиты от перенапряжения только в случае обнаружения чрезмерного сопротивления нагрузки или при отключении нагрузки.

Драйверы светодиодов с постоянным напряжением

предназначены для работы светодиодных модулей с фиксированным напряжением, обычно 12 В или 24 В.Каждый светодиодный модуль имеет свой собственный линейный или импульсный регулятор тока для ограничения тока и поддержания постоянной мощности. Обычно предпочтительнее подавать постоянное напряжение на несколько светодиодных модулей или светильников, соединенных параллельно. Максимальное количество светодиодов или светодиодных модулей и прямое напряжение на них не должны превышать мощность источника электроэнергии постоянного тока. Цепь CV должна выдерживать рассеивание мощности при коротком замыкании нагрузки. Ограничители тока обычно имеют тепловое отключение для защиты цепи, когда на ограничитель тока подается напряжение выше максимально допустимого. Драйверы CV часто используются в низковольтных светодиодных осветительных приборах, требующих простоты группового подключения при параллельном управлении, например, для управления светодиодными лентами, модулями светодиодных вывесок для лайтбоксов. Драйверы постоянного напряжения могут быть затемнены только ШИМ.

Импульсный источник питания (SMPS)

Поскольку светодиоды очень чувствительны к колебаниям тока и напряжения, одной из наиболее важных функций драйвера светодиодов является уменьшение колебаний прямого напряжения на полупроводниковом переходе светодиодов.Импульсные источники питания работают путем модуляции электрического сигнала с использованием одного или нескольких переключающих элементов, таких как силовые МОП-транзисторы, на высокой частоте, тем самым генерируя заданную величину мощности постоянного тока при изменении напряжения питания или нагрузки. Импульсные преобразователи, используемые в драйверах светодиодов, требуют накопления энергии в виде тока с помощью катушек индуктивности и/или в виде напряжения с помощью конденсаторов, чтобы поддерживать выходной ток или напряжение на нагрузке во время цикла включения/выключения. Драйвер светодиодов AC-DC SMPS выпрямляет мощность переменного тока в мощность постоянного тока, которая затем преобразуется в мощность постоянного тока, способную правильно управлять светодиодами.

Для импульсного преобразования мощности в драйверах светодиодов доступны различные топологии схемы, отвечающие требованиям светодиодной нагрузки. Среди всех топологий SMPS наиболее часто используемыми типами являются buck, boost, buck-boost и flyback.

Понижающая схема, также известная как понижающий преобразователь, регулирует входное постоянное напряжение до требуемого постоянного напряжения, используя ряд методов управления током, включая синхронное переключение, гистерезисное управление, управление пиковым током и управление средним током.Понижающая топология разработана для драйверов светодиодов с питанием от сети, которые необходимы для управления длинной цепочкой светодиодов, при этом напряжение нагрузки поддерживается ниже напряжения питания. Понижающие схемы также часто встречаются в устройствах с низким напряжением, где входное напряжение питания относительно низкое (например, 12 В постоянного тока для автомобильного освещения) и работает только один светодиод. Понижающая топология позволяет проектировать схемы с меньшим количеством компонентов, сохраняя при этом высокую эффективность (90–95%). Однако напряжение нагрузки понижающей цепи должно быть менее 85 % от напряжения питания.Более того, понижающие драйверы светодиодов не обеспечивают развязки между входной и выходной цепями.

Повышающий преобразователь предназначен для повышения входного напряжения до более высокого выходного напряжения примерно на 20 % или более. Для цепей повышения обычно требуется один индуктор, и они работают либо в режиме непрерывной проводимости (CCM), либо в режиме прерывистой проводимости (DCM), что определяется формой волны тока индуктора. В маломощных повышающих преобразователях может использоваться зарядный насос, а не индуктор, в котором используются конденсаторы и переключатели для повышения выходного напряжения выше напряжения питания.Преобразователи на основе индуктора предлагают преимущество малого количества компонентов и высокой эффективности работы (более 90%). Недостатком этой топологии является отсутствие изоляции между входными и выходными цепями. Повышающий преобразователь выдает импульсный сигнал, поэтому для уменьшения пульсаций тока требуется большой выходной конденсатор. ШИМ-управление яркостью затруднено из-за большого выходного конденсатора, а также управления с обратной связью, которое требует широкой полосы пропускания для стабилизации преобразователя.

Понижающе-повышающие преобразователи

могут обеспечить выходное напряжение выше или ниже входного, что делает их идеальными для приложений, где входное напряжение возрастает и падает с большими колебаниями (не более 20%).Колебания входного напряжения такого типа обычно возникают в осветительных приборах с батарейным питанием, например, автомобильное освещение строительной и сельскохозяйственной техники (вилочные погрузчики, тракторы, комбайны, экскаваторы, снегоочистители и т. д.), а также грузовиков и автобусов. Два типа преобразователей, которые часто используются в повышающе-понижающих устройствах, известны как SEPIC (однотактный преобразователь первичной индуктивности) и Cuk. Преобразователь SEPIC характеризуется использованием двух катушек индуктивности, предпочтительно катушки индуктивности с двумя обмотками, которая имеет небольшую площадь основания, низкую индуктивность рассеяния и возможность увеличения связи обмоток для повышения эффективности схемы.В архитектуре SEPIC повышающая секция обеспечивает коррекцию коэффициента мощности (PFC), а понижающая секция создает напряжение, которое равно, ниже или выше входного напряжения, в то время как выходная полярность обеих секций остается одинаковой. Топология Cuk сочетает в себе непрерывный выходной ток понижающего преобразователя и непрерывный входной ток повышающего преобразователя, что дает Cuk наилучшие характеристики электромагнитных помех и позволяет по мере необходимости уменьшать емкость. Понижающе-повышающий преобразователь представляет собой неизолированную схему драйвера.Как и повышающие преобразователи, повышающе-понижающие преобразователи требуют защиты от перенапряжения, чтобы предотвратить повреждения от чрезмерно высокого напряжения в случае разомкнутой нагрузки.

Обратноходовая коммутационная схема представляет собой преобразователь с прерывистой проводимостью, который обеспечивает изоляцию сети переменного тока, накопление энергии и масштабирование напряжения. Он очень похож на повышающе-понижающий преобразователь, но с раздельной индуктивностью, образующей трансформатор. Трансформатор обратного хода не менее чем с двумя обмотками обеспечивает не только полную изоляцию между его входной и выходной цепями, но и допускает более одного выходного напряжения с разной полярностью.Первичная обмотка подключена к вводу питания, вторичная обмотка подключена к нагрузке. Магнитная энергия накапливается в трансформаторе, пока переключатель включен, и в то же время диод смещен в обратном направлении (т. е. заблокирован). Когда переключатель выключен, диод смещен в прямом направлении, и магнитная энергия высвобождается током, протекающим из вторичной обмотки. В некоторых обратноходовых схемах для питания микросхемы управления используется третья обмотка, называемая вспомогательной или вспомогательной обмоткой. Для более точного управления средним напряжением на конденсаторе, которое используется для поддержания протекания тока в светодиодной нагрузке, когда преобразователь находится на первой ступени, требуется изолированная обратная связь, обычно через оптопару.Схемы обратноходового переключения могут быть рассчитаны на очень широкий диапазон питающих и выходных напряжений с изоляцией от опасно высоких напряжений. Однако эти схемы менее эффективны (75 — 85 %, более высокий КПД возможен при использовании дорогих деталей).

Линейный источник питания

В линейном источнике питания используется управляющий элемент (например, резистивная нагрузка), который работает в своей линейной области для регулирования выходного сигнала. В схемах управления светодиодами этого типа напряжение, протекающее через чувствительный к току резистор, сравнивается с опорным напряжением в контуре обратной связи для получения управляющего сигнала.Контроллер, работающий в линейной области замкнутой системы обратной связи, регулирует выходное напряжение до тех пор, пока ток, протекающий через измерительный резистор, не совпадет с напряжением обратной связи. Таким образом, ток, подаваемый на цепочку светодиодов, сохраняется до тех пор, пока прямое напряжение не превышает выходное напряжение, ограниченное падением напряжения. Линейные драйверы обеспечивают только понижающее преобразование, что означает, что напряжение нагрузки должно быть ниже напряжения питания. Если напряжение нагрузки выше, чем напряжение питания, или напряжение питания колеблется в широких пределах, необходим импульсный стабилизатор.

В устройствах с питанием от сети переменного тока, в которых предъявляются высокие требования к регулированию напряжения, обычно используются импульсные линейные регуляторы для управления светодиодными лампами с длинной цепочкой светодиодов, соединенных последовательно. Импульсные линейные регуляторы представляют собой комбинацию нескольких линейных регуляторов, которые либо интегрированы, либо каскадированы в модульной форме. Эти линейные регуляторы, обычно разрабатываемые в корпусах ИС для поверхностного монтажа, используются для интеллектуальной регулировки количества светодиодов, подключенных к нагрузке, в цепочке во время цикла питания, чтобы напряжение нагрузки соответствовало мгновенному напряжению сети переменного тока.

Линейные драйверы светодиодов

представляют собой чрезвычайно простое решение, которое устраняет необходимость в громоздких и дорогостоящих катушках, конденсаторах и реактивных (например, индуктивных и/или емкостных) входных фильтрующих элементах EMI/EMC. Значительно меньшее количество деталей и использование полупроводниковых компонентов позволяют уменьшить размер переключаемого линейного регулятора до компактной микросхемы. Это делает линейные драйверы конкурентоспособными для светодиодных ламп, стоимость и физические размеры которых являются важными факторами при проектировании.Обладая способностью генерировать существенно резистивную диммерную нагрузку, аналогичную лампе накаливания, линейные драйверы светодиодов имеют общую совместимость с устаревшими диммерами с фазовой отсечкой (TRIAC), которые были разработаны для диммирования резистивных нагрузок.

Топология линейного привода, отличающаяся конкурентоспособностью по цене, устойчивостью к электромагнитным помехам/электромагнитным помехам, компактностью и простотой конструкции, вызывает все больший интерес в отрасли. Тем не менее, линейные драйверы борются с присущими им недостатками, которые мешают им войти в основные приложения во многих категориях продуктов.

1. Линейный драйвер светодиодов может иметь низкий КПД, если напряжение питания существенно превышает напряжение нагрузки.

2. Избыточная мощность высвобождается в виде тепловой энергии, что приводит к увеличению тепловой нагрузки на схему драйвера и, весьма вероятно, на светодиоды, если тепло не рассеивается эффективно.

3. Ограничение, связанное с необходимостью поддерживать напряжение нагрузки ниже напряжения питания в определенном диапазоне, приводит к еще одному недостатку, заключающемуся в разрешении только ограниченного диапазона напряжения питания.

4. Доступные на рынке линейные драйверы представляют собой в основном недорогие схемы, в которых не уделяется особого внимания устранению мерцания.

5. Неизолированная топология не обеспечивает электрической изоляции от сети переменного тока.

Переключен Против.

Линейный

Конструкция драйвера светодиодов включает в себя множество компромиссов. При выборе между импульсными и линейными драйверами необходимо учитывать стоимость, эффективность, управление, срок службы, диммирование, размер, коэффициент мощности, мерцание, вход/выход, изоляцию от сети переменного тока и различные другие факторы.

Импульсные источники питания явно более эффективны, чем линейные, из-за их модуляции «0/1» (переключение ВКЛ/ВЫКЛ). Они могут быть разработаны для обеспечения высокой энергоэффективности, а также освещения без мерцания при сохранении высокого коэффициента мощности и низкого общего гармонического искажения (THD). В то время как линейные драйверы светодиодов рассматривались как перспективное решение для управления светодиодами, в обозримом будущем импульсные источники питания по-прежнему остаются предпочтительным решением для управления светодиодами для приложений, в которых эффективность, управление освещением, качество света и электрическая безопасность имеют первостепенное значение. В частности, цифровая управляемость драйверов SMPS, оснащенных технологией интеллектуальных датчиков и беспроводной связью, обещает обеспечить возможность использования различных приложений Интернета вещей (IoT). Цифровая модуляция позволяет кодировать данные в двоичном формате для высокоскоростной оптической беспроводной связи (LiFi), что значительно расширяет возможности применения драйверов SMPS.

Тем не менее, привлекательные характеристики драйверов SMPS достигаются за счет их зависимости от громоздких, дорогих и ненадежных реактивных компонентов, таких как трансформаторы, катушки индуктивности и конденсаторы.Высокоскоростная коммутация вызывает много шума, что приводит к относительно высокому уровню электромагнитных помех, которые необходимо фильтровать и экранировать с помощью дополнительных цепей. Эти дополнительные схемы могут значительно увеличить физические размеры и удвоить общую стоимость драйвера светодиода.

Самым большим недостатком драйверов SMPS, который также является наиболее привлекательной чертой линейных драйверов, является их надежность. В цепи управления SMPS используется большое количество компонентов, включая фильтры, выпрямители, схемы корректора коэффициента мощности (PFC) и т. д.Сложная конструкция может снизить надежность схемы. Широкое использование алюминиевых электролитических конденсаторов в ККМ в качестве компонента для накопления энергии вызывает наибольшую озабоченность по поводу надежности драйвера SMPS. Электролитические конденсаторы известны своей высокой емкостью и высоким напряжением. Тем не менее, электролит в конденсаторе со временем испарится. Скорость испарения линейно коррелирует с температурой. Высокая температура ускорит испарение электролита, что приведет к уменьшению емкости и увеличению ESR (эквивалентного последовательного сопротивления).Повышенное ESR приводит к высоким пульсациям выходного напряжения и шуму. А конденсатор в итоге выходит из строя при высыхании электролита, что приводит к преждевременному выходу из строя всей системы освещения. Высокоскоростное переключение может создавать электромагнитные помехи (EMI), которые отрицательно влияют на окружающие элементы схемы. Это создает дополнительную проблему проектирования, которую необходимо решить. Использование шумового фильтра приводит к увеличению объема и веса, а также стоимости производства.

С другой стороны, линейные драйверы обладают большим потенциалом благодаря ранее упомянутым преимуществам.Как правило, они переживают драйверы SMPS, упрощают конструкцию лампы, снижают затраты и значительно сокращают спецификацию. Однако сложно разработать линейный драйвер с эффективностью преобразования и подавлением мерцания, сравнимой с схемами SMPS. Эта технология в настоящее время используется не по назначению. Большинство производителей освещения рассматривают его только как недорогое решение для вождения. Хотя допустимо использовать линейные драйверы в светодиодных светильниках для приложений, где высокое качество света и изоляция от сети переменного тока не являются главным приоритетом (например,г. наружное освещение), некоторые производители пытаются внедрить это недорогое решение для управления светодиодами в визуально требовательных, чувствительных к безопасности приложениях внутреннего освещения, не улучшая качество выходного сигнала драйвера (контроль мерцания) и не повышая электрическую безопасность и рассеивание тепла в системе освещения.

Бортовой водитель (DOB)

DOB является типичной реализацией топологии линейного привода. Светодиодный модуль DOB, также называемый светодиодным двигателем переменного тока, содержит светодиоды и всю электронику драйвера на печатной плате с металлическим сердечником (MCPCB).Технология DOB использует преимущества возможности монтажа на MCPCB микросхем высоковольтных драйверов (импульсные линейные регуляторы). В отличие от схемы драйвера SMPS, которая должна быть установлена ​​на печатной плате FR4 с разводкой, эти микросхемы драйвера для поверхностного монтажа могут быть припаяны к MCPCB, установленной на светодиоде, без разводки схемы. Это полностью устраняет необходимость в специальном блоке драйверов и, таким образом, обеспечивает компактный форм-фактор. Еще одним преимуществом конструкции DOB является то, что отличная теплопроводность MCPCB может способствовать быстрому рассеиванию тепла, выделяемого из-за неэффективного преобразования линейного драйвера.

Использование энергии

Обработка мощности, происходящая внутри SMPS, обычно приводит к неравномерному потреблению мощности из-за модуляции импульсов тока. То, как импульсные регуляторы потребляют импульсы тока от электросети коммунального предприятия, может привести к перегибам и искажениям формы волны тока в линии электропередачи, а также к срабатыванию предохранителей и автоматических выключателей при уровнях мощности ниже, чем возможности линии электропередачи. Наличие этих гармонических искажений и нелинейных нагрузок может привести к различным проблемам, таким как перегрев нейтральных проводников и распределительных трансформаторов, выход из строя или неисправность оборудования для производства и распределения электроэнергии, помехи в цепях связи и т. д.С точки зрения коммунальных услуг эти разрушительные помехи от нижележащего электрического оборудования должны быть запрещены. Поэтому коммунальные предприятия предъявляют нормативные требования к коэффициенту мощности (PF) и полному гармоническому искажению (THD) электрооборудования, в том числе светодиодных светильников с питанием от сети.

Коэффициент мощности представляет собой отношение потребляемой мощности к отдаваемой мощности и выражается числом от 0 до 1. Чисто резистивная нагрузка имеет коэффициент мощности 1, поскольку потребляет ток точно в фазе с линейным напряжением.Тем не менее, реактивные элементы, такие как конденсаторы и катушки индуктивности драйвера светодиодов, потребляют дополнительный реактивный ток, который трудно измерить и, следовательно, коммунальные предприятия не могут получать от него доход. Что наиболее важно, эта реактивная мощность приведет к тому, что отдаваемая мощность (полная мощность) будет больше, чем мощность, фактически требуемая светодиодным светильником. Это может привести к тому, что инфраструктура коммунального предприятия будет работать с превышением пропускной способности, и может привести к потенциальному ущербу, если не будут приняты меры для защиты инфраструктуры от перегрузки дополнительной реактивной мощностью.Чем ближе коэффициент мощности к 1, тем более точно совпадают формы сигналов тока и напряжения. По мере уменьшения коэффициента мощности больше энергии тратится впустую в виде реактивной мощности. В коммерческом и промышленном секторах коммунальные предприятия часто взимают дополнительную плату с конечных пользователей, которые работают с электрическим оборудованием с низким коэффициентом мощности, чтобы компенсировать возросшие затраты на генерацию и передачу.

Коэффициент мощности светодиодной лампы или светильника стал требованием спецификаций на многих рынках. Директива ЕС требует, чтобы светодиодный продукт с потребляемой мощностью более 25 Вт имел PF выше 0.9. В США и Design Light Consortium (DLC), и Energy Star имеют правила PF, аналогичные европейским. В штате Калифорния действуют четкие правила для значения PF, которое должно быть больше 0,9 для всех уровней мощности бытового и коммерческого светодиодного освещения. Чтобы соответствовать нормативным значениям коэффициента мощности, драйверы светодиодов с питанием от сети, предназначенные для сетей переменного тока, должны использовать некоторую форму коррекции коэффициента мощности для поддержания высокого коэффициента мощности в широком диапазоне входного напряжения. Схема коррекции коэффициента мощности (PFC) обычно используется для минимизации реактивной мощности и максимизации доступной мощности от источника и распределительных кабелей.Цепи PFC, которые включают в себя активные и пассивные PFC, формируют и синхронизируют входной ток в синусоидальную форму волны, которая находится в фазе с линейным напряжением.

Общее гармоническое искажение (THD) часто ставится на одном дыхании с проблемой низкого коэффициента мощности. THD — это измерение искажения формы волны тока, вызванного нелинейными электрическими нагрузками, такими как нагрузки выпрямителя. Искаженные формы сигналов тока могут уменьшить коэффициент мощности, а также создать гармонические искажения. Гармонические искажения также возникают, когда нагрузка потребляет ток, который не похож на настоящую синусоиду.THD представлен в процентах. Чем ниже значение, тем лучше. Высокий коэффициент нелинейных искажений может вызвать проблемы в оборудовании распределения электроэнергии. Поэтому важно, чтобы драйверы светодиодов соответствовали нормативным значениям THD (обычно менее 20%) во всем диапазоне входного напряжения. Коэффициент нелинейных искажений подавляется схемой коррекции коэффициента мощности, которая должна эффективно формировать входной ток, чтобы обеспечить генерацию минимальной энергии на более высоких частотах.

Диммирование может влиять как на PF, так и на THD. Следовательно, необходимо измерять PF и THD на полном и диммированном выходах.

Управление затемнением

Переход от традиционной технологии освещения к полупроводниковому освещению обусловлен необходимостью большей эффективности, контроля и взаимодействия. В основе управления освещением лежит технология диммирования, которая является неотъемлемой частью систем управления освещением. Одним из преимуществ светодиодов является способность мгновенно реагировать на изменения потребляемой мощности, которая регулируется драйвером светодиода. Эффективность диммирования светодиодного драйвера становится все более важной, поскольку освещение становится все более связанным и адаптивным к потребностям и предпочтениям пользователя. Наиболее часто используемые элементы управления диммером-драйвером включают симистор (триод для переменного тока), 0–10 В и DALI (цифровой адресуемый интерфейс освещения). Широтно-импульсная модуляция (PWM) и подавление постоянного тока (CCR) являются наиболее распространенными методами, используемыми для диммирования светодиодных нагрузок от драйвера.

Диммеры с управлением фазой работают, отключая части цикла переменного напряжения для управления светоотдачей. Цепи управления фазой включают 2-проводное управление прямой фазой (передний фронт), 2-проводное управление обратной фазой (задний фронт) и 3-проводное управление прямой фазой (передний фронт).Диммирование с фазовым управлением часто используется при модернизации, когда прокладка новой или дополнительной проводки ответвленной цепи или внутренней проводки управления может быть сложной и дорогостоящей. Однако драйвер светодиода должен быть спроектирован так, чтобы распознавать и реагировать на сигналы напряжения от схемы диммирования. Неспособность интерпретировать выходной сигнал переменного фазового угла при управлении фазой затемнения, вероятно, приведет к мерцанию и уменьшению диапазона затемнения.

0–10 В — это 4-проводной (горячий и нейтральный, плюс 2 низковольтных управляющих провода) метод диммирования, который иногда называют диммированием 1–10 В, поскольку большинство типичных драйверов с диммированием 0–10 В можно диммировать только от 100 % ( 10В) до 10% (1В), а 0В выключает лампу.В этом методе драйвер является источником тока для сигнала постоянного тока и, таким образом, надежен при диммировании, происходящем в драйвере. Схема управления посылает управляющие сигналы низкого напряжения для регулировки входного сигнала драйвера путем изменения напряжения в диапазоне от 1 В до 10 В постоянного тока. Поскольку управляющий сигнал представляет собой низкое аналоговое напряжение, длинные провода могут привести к падению напряжения и снижению уровня сигнала. 0-10V — это универсальный протокол управления в светотехнической промышленности, который пользуется популярностью в коммерческих приложениях освещения. Однако стандарты диммирования 0–10 В для архитектурных приложений в США не определяют значение минимального светоотдачи и не касаются формы кривой диммирования. Это может привести к несовместимости элементов управления и устройств разных производителей.

DALI, способный обеспечить адресацию отдельных приборов и обратную связь о состоянии от нагрузок, обеспечивает большую гибкость в управлении освещением с помощью 4-проводной системы (горячий и нейтральный плюс 2 низковольтных канала передачи данных без топологии) системы.DALI обычно используется, когда стратегия управления требует, чтобы осветительная арматура реагировала более чем на один контроллер (например, ручной переключатель управления и датчик присутствия). DALI является двунаправленным протоколом, и система освещения DALI может управлять до 64 точками управления (драйверы, диммеры, реле) без использования центрального блока управления. Протокол DALI использует логарифмическое затемнение, которое обеспечивает 256 ступеней яркости со стандартизированной кривой затемнения в диапазоне от 0,1% до 100%.

PWM управляет яркостью светодиода, изменяя рабочий цикл постоянного тока с частотой импульсов, достаточно высокой, чтобы быть незаметным для человеческого глаза.Отношение времени включения ко времени выключения определяет воспринимаемую интенсивность света. Широтно-импульсная модуляция поддерживает постоянный прямой ток, что устраняет проблему сдвига цвета и, таким образом, является преимуществом для приложений, требующих постоянной CCT в широком диапазоне диммирования. ШИМ-диммирование обычно используется как для статической, так и для динамической регулировки интенсивности источников белого света, а также светодиодов RGB. В приложениях для смешивания цветов RGB ШИМ-затемнение позволяет точно регулировать яркость отдельных источников для получения желаемого цвета.Однако высокоскоростное переключение может создавать электромагнитные помехи. Драйверы ШИМ не могут быть установлены удаленно от источника света, потому что увеличенное расстояние передачи от драйвера до источника света может мешать высокочастотным, чувствительным ко времени рабочим циклам.

CCR или аналоговое затемнение регулирует интенсивность света, изменяя ток привода постоянного тока, протекающий через светодиод. Поскольку ток изменяется линейно, CCR практически не мерцает. Диммирование с постоянным током также может работать в более широком диапазоне светоотдачи, чем обычное диммирование с отсечкой фазы.К недостаткам CCR относятся низкая производительность при малых токах (менее 10%), изменение цвета светодиодов при уменьшении яркости светодиодов до 20% от номинальной мощности и асинхронный отклик при более высоких токах из-за эффекта спада. Схема диммирования CCR может управляться с помощью различных протоколов, таких как 0-10 В, DALI и ZigBee. CCR и PWM можно комбинировать для обеспечения гибридного затемнения, чтобы можно было использовать преимущества обоих методов.

Подавление мерцания

Мерцание — это амплитудная модуляция светового потока, которая может быть вызвана колебаниями напряжения в сети переменного тока, остаточными пульсациями выходного тока, подаваемого на светодиодную нагрузку, или несовместимым взаимодействием между цепями диммирования и источниками питания светодиодов. Мерцание может вызывать другие временные световые артефакты (TLA), в том числе стробоскопический эффект (неправильное восприятие движения) и фантомный массив (рисунок появляется при движении глаз). TLA бывают как видимыми, так и невидимыми. Мерцание, возникающее на частотах 80 Гц и ниже, непосредственно видно глазу, а невидимое мерцание — это временные вариации, возникающие на частотах 100 Гц и выше. Стробоскопический эффект и фантомный массив обычно возникают в диапазоне частот от 80 Гц до 2 кГц, их видимость варьируется в зависимости от населения.Хотя невидимые TLA не воспринимаются человеческим глазом, они все же могут иметь ряд негативных последствий.

Мерцание и другие TLA представляют собой нежелательные временные паттерны светоотдачи, которые могут вызывать зрительное напряжение, нечеткость зрения, зрительный дискомфорт, снижение зрительной работоспособности и, в некоторых случаях, даже мигрень и светочувствительные эпилептические припадки. Поэтому они являются одним из ключевых соображений при оценке качества света. Играет роль предполагаемое использование искусственного освещения. Различные сценарии освещения могут допускать разный уровень временных световых артефактов.TLA могут быть менее опасны для проезжей части, парковки и наружного архитектурного освещения или других приложений, где продолжительность воздействия искусственного света ограничена. Искусственный свет с высоким процентом мерцания не следует использовать как для общего освещения, так и для рабочего освещения в домах, офисах, учебных классах, гостиницах, лабораториях и производственных помещениях. Освещение без мерцания имеет решающее значение не только для визуальных задач, требующих точного позиционирования глаз, и в условиях, где восприимчивые люди проводят значительное время, но и для вещания HDTV, цифровой фотографии и замедленной записи в студиях, на стадионах и в спортзалах.Видеокамеры могут улавливать TLA так же, как человеческий глаз обнаруживает эти эффекты.

Ключ к уменьшению мерцания лежит в драйвере светодиодов, который предназначен для преобразования переменного тока в постоянный ток и фильтрации любых нежелательных пульсаций тока. Достаточно большие пульсации, которые обычно возникают при удвоенной частоте сетевого напряжения переменного тока, в постоянном токе, подаваемом на светодиодную нагрузку, приводят к мерцанию и другим визуальным аномалиям на частоте 100/120 Гц. Таким образом, допустимый уровень пульсаций тока в светодиодах, например пульсации ±15% (всего 30%), должен быть определен в драйверах светодиодов для различных приложений, где мерцание имеет значение.Пульсации можно сгладить с помощью фильтрующего конденсатора. Одной из основных задач при разработке драйвера является фильтрация пульсаций и гармоник без использования громоздких, недолговечных высоковольтных электролитических конденсаторов на первичной стороне. Двигатели со светодиодами переменного тока по своей природе восприимчивы к явлению мерцания, потому что светодиоды на самом деле работают от того, что по сути является промежуточным напряжением постоянного тока, которое было бы в системе светодиодного освещения на основе SMPS. Быстрое изменение полярности вызывает мерцание интенсивности с частотой, вдвое превышающей синусоидальную частоту переменного тока. Несмотря на простоту схемотехники, для эффективного уменьшения временных колебаний источника питания требуются дополнительные схемы.

Стандарты ограничения мерцания для различных приложений еще не установлены. Компания IES установила две метрики для количественной оценки мерцания. Мерцание в процентах измеряет относительное изменение модуляции света (глубину модуляции). Индекс мерцания — это показатель, который характеризует изменение интенсивности по всему периодическому сигналу (или рабочему циклу для сигналов прямоугольной формы).Процентное мерцание более известно широкому потребителю. В целом, мерцание 10 процентов или менее при частоте 120 Гц или мерцание 8 процентов или менее при частоте 100 Гц допустимо для большинства людей, за исключением групп риска, мерцание 4 процентов или менее при частоте 120 Гц или мерцание 3 процентов или менее при частоте 100 Гц. считается безопасным для всех групп населения и очень желательным в приложениях с интенсивным зрением. К сожалению, большое количество светодиодных ламп и светильников, поставляемых в настоящее время на рынок, имеют высокий процент мерцания. В частности, светодиодные лампы переменного тока имеют мерцание, обычно превышающее 30 процентов при частоте 120 Гц.

Защита цепи

В зависимости от топологии драйвера, конструкции схемы и условий применения драйверы светодиодов могут столкнуться с аномалиями нагрузки и ненормальными условиями работы, такими как перегрузка по току, перенапряжение, пониженное напряжение, короткое замыкание, обрыв цепи, неправильная полярность, потеря нейтрали, перегрев и т. д. Таким образом, драйверы светодиодов должны включать механизмы защиты для решения этих проблем.

Выходное напряжение некоторых драйверов постоянного тока, особенно импульсных повышающих преобразователей, может значительно превышать номинальное напряжение привода из-за отключения нагрузки или чрезмерного сопротивления нагрузки.Защита от обрыва цепи или защита от перенапряжения на выходе (OOVP) обеспечивает механизм отключения, который использует стабилитрон для обеспечения обратной связи и направления выходного тока на землю, когда выходное напряжение превышает определенный предел. Более предпочтительным методом защиты от обрыва цепи является использование схемы активной обратной связи по напряжению для отключения питания при достижении точки срабатывания по перенапряжению.

Защита от перенапряжения на входе (IOVP) предназначена для разгрузки цепи управления от перенапряжения в результате коммутационных операций/изменения нагрузки в электросети, ударов молнии поблизости, ударов молнии непосредственно в систему освещения или электростатического разряда.В сетях переменного тока небольшое, но продолжительное перенапряжение может вызвать высокие токи (энергетические импульсы) в драйвере светодиодов и светодиодах, что может привести к отказу драйвера светодиодов и интерфейсов управления, а также к преждевременному старению светодиодов. Металлооксидный варистор (MOV) или ограничитель переходного напряжения (TVS) могут быть размещены на входе для поглощения энергии путем ограничения напряжения. Конденсатор из пластиковой пленки, который обычно подключается к линии переменного тока для снижения электромагнитных помех, также помогает поглощать часть энергии импульсов перенапряжения.

Драйверы светодиодов

обычно имеют ограниченный уровень защиты от перенапряжения благодаря встроенным схемам защиты от перенапряжения. В некоторых приложениях, таких как уличное освещение, к драйверу должны быть добавлены дополнительные устройства защиты от перенапряжения, способные выдерживать множественные перенапряжения или удары, чтобы защитить последующие компоненты от высоких перенапряжений. УЗИП должен быть рассчитан на снижение или разряд высокой энергии импульса минимум 10 кВ и 10 кА в соответствии с ANSI C136.2.

Короткое замыкание на нагрузке линейного источника питания может привести к перегреву, но не влияет на ток, подаваемый на каждый светодиод, поскольку схемы ограничения тока обеспечивают автоматическую защиту от короткого замыкания.Однако в импульсном понижающем стабилизаторе короткое замыкание приведет к выходу из строя светодиода или всего модуля, в зависимости от схемы. Выход из строя одного светодиода обычно оказывает минимальное влияние на общий световой поток. Изменение напряжения можно компенсировать с помощью саморегулирующейся схемы распределения тока, которая по-прежнему равномерно распределяет ток. С другой стороны, короткое замыкание на нагрузке светодиодной цепочки может существенно повлиять на общий световой поток. Механизм обнаружения отказа защиты от короткого замыкания может быть реализован путем контроля рабочего цикла.Короткое замыкание обычно приводит к очень короткому рабочему циклу.

Защита от перегрева для светодиодных систем включает в себя защиту от перегрева модуля (MTP) и ограничение температуры драйвера (DTL). DTC использует резистор NTC (отрицательный температурный коэффициент) для снижения выходного тока, когда максимальная температура точки корпуса драйвера в приложении превышает заданный предел. МТС отслеживает температуру светодиодного модуля и взаимодействует с драйвером, который автоматически снижает ток, подаваемый на светодиоды, когда МТС обнаруживает пороговую температуру.DTL также может использоваться как альтернатива MTP, если точка TC драйвера и температура светодиодного модуля могут быть связаны.

Электромагнитные помехи и электромагнитная совместимость

Электромагнитные помехи (EMI), также называемые радиочастотными помехами (RFI), воздействуют на другие электрические цепи вследствие либо электромагнитной проводимости, либо электромагнитного излучения, испускаемого электронными устройствами, например драйверами светодиодов, радиоприемниками CB и сотовыми телефонами. Любой светодиодный драйвер, подключенный к сети переменного тока, должен соответствовать стандартам излучения, например, определенным в IEC 61000-6-3.В схеме управления светодиодом переключение полевого МОП-транзистора обычно является основным источником электромагнитных помех. Компоновка печатной платы с короткими и компактными путями для коммутационных токов также важна для ограничения электромагнитных помех. В некоторых приложениях требуется входной фильтр для снижения высокочастотных гармоник, и конструкция этой схемы имеет решающее значение для поддержания низкого уровня электромагнитных помех. Заземляющий слой на печатной плате должен оставаться непрерывным, чтобы избежать создания токовой петли, вызывающей высокие уровни электромагнитных помех. Металлический экран может быть установлен над зоной коммутации, чтобы обеспечить ограждение, препятствующее электромагнитному излучению.

Электромагнитная совместимость (ЭМС) — это способность устройства или системы работать в своей электромагнитной среде, не создавая электромагнитных помех, которые мешают соседнему оборудованию, или не подвергаясь воздействию электромагнитных помех, излучаемых соседним оборудованием. Характеристики электромагнитной совместимости драйвера светодиодов часто автоматически обеспечиваются хорошей конструкцией электромагнитных помех. Однако электростатический разряд (ЭСР) и устойчивость к импульсным перенапряжениям, которые не учитываются в методах защиты от электромагнитных помех, также влияют на характеристики ЭМС.

Вопросы безопасности

Безопасность всегда должна оставаться приоритетом номер один при оценке водителя и системы освещения, которой он управляет. Крайне желателен драйвер светодиодов с питанием от сети с диэлектрической изоляцией, например, 1500 В RMS (50 или 60 Гц) от входа до выхода. Изоляция входной/выходной цепи может быть выполнена только с помощью трансформатора, имеющего первичную и вторичную обмотки с хорошей гальванической развязкой. Выходное напряжение должно поддерживаться ниже предела безопасного сверхнизкого напряжения (SELV) 60 В постоянного тока в соответствии с IEC 61140. Однако растет число продуктов светодиодного освещения, которые реализуют неизолированную топологию с целью снижения затрат.Риск поражения электрическим током является серьезной проблемой для светодиодных продуктов, управляемых недорогими линейными стабилизаторами. Эти цепи не обеспечивают изоляцию между входными и выходными цепями, а электрическая изоляция систем освещения может быть недостаточно проверена.

Для изделий с питанием от переменного тока необходимо учитывать пути утечки и воздушные зазоры. Путь утечки между первичной и вторичной цепями должен соответствовать требованиям по расстоянию, в противном случае может произойти поражение электрическим током или возгорание. Зазор, который определяется как кратчайшее расстояние между двумя токопроводящими частями, должен учитываться для предотвращения искрения между электродами, вызванного ионизацией воздуха. Поскольку размеры электронных схем продолжают уменьшаться, хорошая конструкция печатной платы имеет важное значение для схемы драйвера, чтобы не только уменьшить излучение электромагнитных помех, но и уменьшить проблемы с утечкой тока и зазорами.

Все токопроводящие и осязаемые части драйвера светодиодов класса защиты I с питанием от сети должны быть заземлены.Драйверы светодиодов, предназначенные для управления системами светодиодного освещения для жилых и коммерческих помещений, обычно относятся к классу II. Для драйверов светодиодов класса II нет заземления корпуса, но все проводники внутри драйверов класса II должны иметь двойную или усиленную изоляцию, чтобы обеспечить хорошую изоляцию между цепью питания от сети и выходной стороной или металлическим корпусом драйвера.

Тепловые аспекты

Драйвер светодиода сконфигурирован для максимально эффективного преобразования сетевого напряжения переменного тока в постоянное, а любая энергия, потерянная в процессе преобразования, будет преобразована в тепло. Это означает, что драйверу светодиодов с КПД 90% требуется входная мощность 100 Вт/0,9 = 111 Вт для управления нагрузкой 100 Вт. Среди входной мощности 11 Вт есть потери мощности, которые улетучиваются в виде тепла. Это создает высокую тепловую нагрузку на схему драйвера светодиода. Когда драйвер находится внутри корпуса светильника, тепловая нагрузка от светодиодов приводит к дополнительному повышению температуры драйвера. В дополнение к использованию компонентов, рассчитанных на высокие температуры, драйвер должен быть спроектирован так, чтобы отводить тепло от термочувствительных компонентов.Избыточное накопление тепла вызовет проблемы с надежностью компонентов, включая электролитические конденсаторы, которые высыхают при воздействии тепла. Поэтому температура, при которой работает светодиодный драйвер, принципиально важна для определения срока его службы. Для облегчения рассеивания тепла в светодиодных драйверах для светодиодных светильников высокой мощности используются алюминиевые корпуса, которые могут поставляться с ребрами высокой плотности и теплопроводной заливкой.

Пылевлагозащита

Драйверы светодиодов

для дорожного, уличного, наружного и ландшафтного освещения должны быть герметизированы для защиты от попадания пыли, влаги, воды и других предметов, которые могут проникнуть внутрь изделия.Высокая степень защиты от проникновения (IP) для светодиодных драйверов имеет решающее значение для внутренних помещений, таких как автомойки, чистые помещения, заводы по розливу и консервированию, предприятия пищевой промышленности, фармацевтические заводы или любое промышленное применение, требующее ежедневной мойки под высоким давлением. Автономные светодиодные драйверы для влажных помещений обычно заливаются силиконом для повышения целостности корпуса, а также для обеспечения электрической изоляции и управления температурой. Эти драйверы обычно имеют степень защиты от проникновения IP65, IP66 или IP67.

Место удара

Драйверы светодиодов

могут устанавливаться удаленно или совместно с корпусами ламп или светильников. В совмещенных системах без DOB драйвер должен быть термически изолирован от светодиодов, которые выделяют огромное количество тепла. При проектировании корпуса светильника необходимо учитывать техническое обслуживание драйвера. В удаленно установленных системах драйверы ШИМ могут испытывать потери производительности на большом расстоянии. Таким образом, CCR является предпочтительным методом диммирования для удаленно установленных систем.

Методы повышения энергоэффективности и точности тока для высоковольтных драйверов автомобильных светодиодов

Аннотация

Аннотация

Светодиоды (LED) широко используются в коммерческом автомобильном освещении. Тем не менее, реализации освещения по-прежнему представляют собой смесь как традиционных ламп накаливания, так и светодиодных источников света из-за цены за единицу светодиодов и соображений надежности драйверов светодиодов. Для драйверов светодиодов предпочтительнее одноступенчатое решение, так как можно достичь более высокой эффективности.Однако драйвер светодиода должен выдерживать высокое напряжение из-за большого скачка напряжения батареи, вызванного сбросом нагрузки. Более того, высоковольтные драйверы светодиодов страдают от значительного ухудшения энергоэффективности из-за больших потерь мощности при переключении при высоком входном напряжении. Кроме того, надежность является еще одной проблемой, если традиционный механизм жесткого переключения (HS) применяется для высоковольтных (HV) драйверов светодиодов. С другой стороны, яркость светодиодов тесно связана со средней точностью тока светодиодов.В этой диссертации предлагаются методы повышения энергоэффективности и точности тока для оптимизации энергоэффективности и средней точности светодиодного тока драйверов высоковольтных светодиодов. Сначала для драйвера светодиодов понижающего типа применяется метод мягкого переключения (SS). Вспомогательная LC-резонансная ветвь параллельна между клеммами стока и истока переключателя на стороне высокого напряжения, чтобы уменьшить большую токовую нагрузку на основной силовой индуктор, что повышает надежность драйвера высоковольтных светодиодов. Во-вторых, предлагается адаптивный компенсатор опорного пика и впадины (APVC) для повышения точности среднего тока основной катушки индуктивности светодиода. APVC способен компенсировать отклонение тока, вызванное неигнорируемыми задержками распространения системы, когда драйвер светодиода работает на высокой частоте. С помощью APVC опорные пики и впадины можно адаптивно регулировать в соответствии с величиной задержки распространения в системе, и, таким образом, средний ток настраивается на предварительно установленное значение. Для проверки функциональности предлагаемых методов повышения эффективности энергопотребления и повышения точности тока драйвер высоковольтных светодиодов моделируется с использованием 0,5-мкм 120-В КМОП-процесса.Результаты моделирования показывают, что драйвер HV-LED может достигать максимальной эффективности 92% в режиме HS и 91,1% в режиме SS соответственно. А текущая точность улучшена до ±1,5% в режиме HS и ±3,0% в режиме SS соответственно. Драйвер HV-LED может управлять 1–25 светодиодами с различным входным напряжением от 5 до 100 В, что подходит для автомобильного освещения.

Краткое руководство по драйверам светодиодов

Светодиодное освещение требует непрерывного постоянного электрического тока с точным напряжением. Это также позволяет светодиодам поддерживать постоянную температуру; если светодиод слишком сильно нагревается, он может начать работать со сбоями и работать плохо. Драйверы светодиодов помогают светодиодам достигать оптимальных условий.

Мы поговорили с Томасом Кентом, менеджером по надежности Eaton, о том, как работают светодиодные драйверы.

Что такое драйвер светодиодов?

TK:  Драйверы для светодиодов аналогичны балластам для люминесцентных ламп или трансформаторам для низковольтных ламп: они обеспечивают светодиоды электричеством, необходимым для их оптимальной работы.

Для светодиодов

требуются драйверы для двух целей:

• Светодиоды предназначены для работы от низковольтного (12-24В) электричества постоянного тока. Однако в большинстве мест подается более высокое напряжение (120-277 В), электричество переменного тока. Драйвер светодиода преобразует более высокое напряжение переменного тока в низковольтный постоянный ток.
Драйверы светодиодов
• также защищают светодиоды от колебаний напряжения или тока. Любое изменение напряжения может вызвать изменение тока, подаваемого на светодиоды.

Световой поток светодиода пропорционален потребляемому току, а светодиоды рассчитаны на работу в определенном диапазоне тока. Следовательно, слишком большой или слишком маленький ток может привести к изменению или более быстрому ухудшению светоотдачи из-за более высоких температур внутри светодиода или теплового разгона.

В каких приложениях используются светодиодные драйверы?

TK: Светодиоды, для которых обычно требуется внешний драйвер, включают в себя арочные светильники, потолочные светильники и ленточные светильники, а также некоторые светильники, панели и наружные светильники.Эти лампы часто используются для коммерческого, наружного или дорожного освещения.

Светодиоды

, предназначенные для домашнего использования, содержат внутренние драйверы, а не отдельные внешние драйверы. Бытовые лампы обычно включают внутренний драйвер, потому что это упрощает замену старых ламп накаливания или КЛЛ.

Какие существуют типы драйверов светодиодов?

TK:  Существует два основных типа внешних драйверов светодиодов: постоянный ток и постоянное напряжение. Каждый тип драйвера предназначен для работы со светодиодами с различным набором электрических требований:

• Драйверы постоянного тока питают светодиоды, для которых требуется фиксированный выходной ток и диапазон выходных напряжений.Будет указан только один выходной ток, указанный в амперах или миллиамперах, а также диапазон напряжений, которые будут варьироваться в зависимости от нагрузки (мощности) светодиода.
• Драйверы постоянного напряжения питают светодиоды, которым требуется фиксированное выходное напряжение с максимальным выходным током. В этих светодиодах ток уже регулируется либо простыми резисторами, либо внутренним драйвером постоянного тока внутри светодиодного модуля.

На что следует обратить внимание при выборе драйвера светодиодов?

TK:  После того как вы определили, нужен ли вам драйвер постоянного тока или постоянного напряжения, необходимо учитывать ряд других факторов:

• Выходной ток  — Проверьте требования к току используемых вами светодиодных ламп.Если вы используете драйвер постоянного тока, он должен будет отражать этот вывод.
• Выходная мощность — Выходная мощность указана в ваттах. Как минимум, ваш светодиодный драйвер должен иметь ту же выходную мощность, что и ваши светодиоды.
• Выходное напряжение  — Если вы используете драйвер постоянного напряжения, его выходное напряжение должно соответствовать требованиям к напряжению светодиода. Если вы используете несколько светодиодов, сложите требования к напряжению, чтобы определить выходное напряжение, необходимое вашему драйверу.Если вы используете драйвер постоянного тока, убедитесь, что выходное напряжение превышает требования ваших светодиодных ламп.

Какую роль играет затемнение?

TK:  В зависимости от своих спецификаций некоторые драйверы светодиодов могут также обеспечивать затемнение и/или последовательность цветов для светодиодов, к которым они подключены. Светодиоды и драйверы как постоянного тока, так и постоянного напряжения могут быть изготовлены с возможностью диммирования. Внешним драйверам с регулируемой яркостью часто требуется внешний диммер или другие устройства управления диммированием, указанные в техническом описании продукта (а именно, TRIAC, диммеры с задней кромкой или диммеры 1–10 В), чтобы они работали должным образом.Затемнение работает с элементами управления зданием и датчиками присутствия, чтобы создать более эффективную и действенную среду.

Оценка и выбор драйвера светодиодов могут быть простыми при наличии правильного ноу-хау. Понимание отношения тока к напряжению и диммирования может помочь определить важные функции, необходимые для оптимизации производительности любой системы освещения.

Разработка автомобильного светодиодного драйвера: передовой опыт обеспечения соответствия требованиям ЭМС | Статья

ИЗДЕЛИЕ

Франсеск Эстрагес и Ральф Омбергер

Получайте ценные ресурсы прямо на свой почтовый ящик — рассылается раз в месяц

Мы ценим вашу конфиденциальность

, март 2020 г. — Все больше производителей автомобилей переходят на светодиодные технологии освещения и отказываются от галогенных ламп.Системы светодиодного освещения имеют различные требования к источнику питания, в зависимости от количества устройств, присутствующих в цепочке, необходимого тока, диммирования и других факторов. Традиционный линейный регулятор не всегда может удовлетворить эти потребности. В результате инженеры-электронщики все больше полагаются на импульсные источники питания (SMPS). Однако SMPS создают электромагнитные помехи (EMI).

В этой статье обсуждаются эффективные способы улучшения электромагнитной совместимости конструкции драйвера светодиодов за счет размещения и компоновки компонентов, а также функции, которые производители полупроводников добавляют в свои продукты.

Схема печатной платы

Механические размеры и ограничения (такие как положение соединителя и зоны блокировки) часто размещаются таким образом, что инженерам приходится их обходить.

Эффективным способом обеспечения хорошей электромагнитной совместимости является размещение преобразователя постоянного тока в постоянном токе подальше от разъема и на противоположной стороне печатной платы, если возможна двусторонняя сборка. Это сводит к минимуму попадание шума в жгут проводов, что сводит на нет влияние входных фильтров. Блок входного фильтра должен располагаться близко к разъему и вдали от DC/DC, чтобы не наводился шум на катушку индуктивности фильтра.

Если это невозможно, разработчик должен использовать локальный экран для блока преобразователя постоянного тока в постоянный (ИС преобразователя, дроссель и входные конденсаторы). Экран увеличивает стоимость конструкции, но помогает сэкономить на фильтрации компонентов, и часто именно от этого зависит, соответствует ли конструкция требованиям или нет.

Если для светодиодного освещения требуется металлический радиатор для отвода тепла, его можно использовать в качестве экрана. Есть два возможных сценария:

• Радиатор имеет несколько хороших точек подключения к GND, которые уменьшают излучение и защищают устройство от помех.
• У радиатора плохое соединение с GND (например, только одна точка контакта), поэтому экранирование менее эффективно и может даже действовать как патч-антенна. В этом случае добавьте ферритовую бусину в точке соединения радиатора с заземлением, чтобы повысить устойчивость конструкции к помехам.

Когда светодиодная нагрузка не находится на той же печатной плате, что и плата драйвера, длинные провода нагрузки (> 10 см) могут создавать слишком много шума. Чтобы смягчить это, на входе можно использовать синфазный дроссель; однако более простым решением является размещение двух ферритовых колец на кабельном соединении VIN и кабельном соединении GND (см. рис. 1). Используйте выходной фильтр на обоих кабелях нагрузки, чтобы помочь с излучаемыми помехами, когда кондуктивные помехи находятся в диапазоне от 50 МГц до 108 МГц.

Создание умного макета

После планирования компоновки печатной платы подумайте, куда проложить коммутационный узел преобразования постоянного тока в постоянный. Эта статья предлагает полезные инструкции о том, как спроектировать блок DC/DC.

Рис. 1. Хорошая конструкция входного фильтра для драйверов светодиодов с удаленными нагрузками

Автомобильное освещение имеет решающее значение для безопасности, поэтому важно поддерживать низкий уровень электромагнитных помех в цепи драйвера светодиодов и низкую восприимчивость к помехам.Соответствующие светодиодные конструкции должны поддерживать определенный уровень яркости и стабильности независимо от возмущений.

Большинство ИС драйверов светодиодов используют метод постоянного тока и могут иметь резисторы, чувствительные к току. Другие продвинутые драйверы имеют несколько трасс, входящих в ИС, которые могут улавливать шум и потенциально влиять на производительность (например, определение температуры или затемнение).

По возможности проложите эти дорожки во внутренних слоях платы и защитите их медью на внешних слоях.При использовании двухслойной печатной платы прокладывайте дорожки, чередуя верхний и нижний слои на коротких участках. Этот метод уменьшает длину каждой дорожки, делая плату невосприимчивой к высокочастотным помехам. Это также позволяет избежать длинного разреза на плоскости GND на обоих слоях. Разрезы в эталонной плоскости GND могут добавить импеданс и, в зависимости от размера, создать высокочастотный шум.

Рисунок 2. Разводка длинной дорожки на двухслойной плате

В небольших платах, где компоненты расположены близко друг к другу с большим количеством дорожек, обычно используют переходные отверстия для разводки (см. рис. 3). Убедитесь, что имеется достаточно места, чтобы медную пластину GND можно было разместить между переходными отверстиями, избегая при этом больших разрезов. Это распространенная ошибка во многих макетах, и она особенно опасна, когда большой вырез находится рядом с блоком DC/DC.

Как производители полупроводников улучшают технологию

В последние годы производители полупроводников задумались о способах повышения мощности и эффективности постоянного/постоянного тока, а также улучшения электромагнитной совместимости цепей.

Модуляция с расширенным спектром частот (FSS), иногда называемая дизерингом, распределяет энергию основной частоты переключения по более широкой полосе с более низким пиковым значением.Это позволяет преобразователю пройти испытания на электромагнитную совместимость при переключении внутри диапазона AM. Это также уменьшает шум, излучаемый в FM-диапазоне, когда преобразователь переключается выше AM.

Еще один способ улучшить электромагнитные помехи преобразователя — включить в корпус развязывающий конденсатор. Это снижает стоимость спецификации и обеспечивает эффективную развязку за счет минимизации паразитной индуктивности между конденсатором и ключами.

Хорошим примером усовершенствованного драйвера светодиодов является MPQ7200 компании MPS, который может работать как понижающий преобразователь или повышающе-понижающий инвертор (BBI).Это устройство соответствует требованиям AEC-Q100 и может подавать ток 3 А при работе в понижающем режиме и 1,2 А при работе в режиме BBI при напряжении до 42 В.

Рисунок 3: Соединение различных слоев с помощью Vias

С настроенной на заводе опцией модуляции FSS устройство обеспечивает улучшенные характеристики электромагнитных помех. Он переключается на частоте 2,3 МГц в режиме buck и на частоте 1 МГц в режиме BBI. В кремнии реализован метод измерения тока с малыми потерями, что устраняет необходимость во внешних токоизмерительных резисторах.

Типичная топология buck-boost состоит из четырех переключателей MOSFET, а выходное напряжение положительно связано с GND. Топология BBI MPQ7200 состоит всего из двух переключателей MOSFET, что снижает затраты и сокращает время переключения. Этот BBI с двумя переключателями имитирует топологию buck, где выходная сторона индуктивности подключена к земле. Контур управления сдвигает опорную мощность MPQ7200 на отрицательное выходное напряжение. Светодиоды питания могут быть подключены между GND и отрицательным выходным напряжением.В сочетании с регулируемым контуром управления током, датчиком температуры и цифровым диммированием MPQ7200 представляет собой усовершенствованный драйвер мощного светодиода.

На рис. 4 показано, как MPQ7200 обеспечивает превосходную стабилизацию сети при типичных рабочих напряжениях в автомобильной технике, при этом входное напряжение изменяется от 15 В до 10 В, а выходное напряжение и ток остаются постоянными.

Рис. 4. Форма сигнала запуска MPQ7200

Еще один интересный тест посвящен тому, как прерывания входного напряжения влияют на качество светового луча.Последовательность прерывания входного напряжения следующая: от 14 В до 9,5 В, до 8,5 В, до 7,5 В, до 6,5 В, до 5,5 В и до 4,5 В. Время впадины низкого напряжения увеличивается с 200 мс до 900 мс. Интенсивность видимого света остается почти постоянной вплоть до низких входных напряжений, а при импульсах 4,5 В светодиод полностью выключается.

Рисунок 5: Тест прерывания подачи питания

Заключение

Светодиодная технология

позволяет внедрять инновации в сигнализацию и безопасность, поскольку все больше и больше светодиодов используются для того, чтобы помочь водителям общаться со своими автомобилями.Современные конструкции светодиодного освещения должны обеспечивать большую гибкость, оставаясь при этом надежными. Это возможно благодаря функциональным усовершенствованиям драйверов светодиодов. Решения по освещению, как правило, представляют собой небольшие печатные платы с ограниченным количеством спецификаций, поэтому для удовлетворения растущих требований по электромагнитной совместимости необходимо продуманное размещение компонентов и компоновка.

_________________________

Вам было интересно? Получайте ценные ресурсы прямо на свой почтовый ящик — рассылка раз в месяц!

Получить техническую поддержку

 

Основы драйвера светодиодов

и его схемотехника

Теплые подсказки: слово в этой статье составляет около 3800 слов, а время чтения составляет около 23 минут.

Введение

Светодиод считается источником зеленого света четвертого поколения. Это надежный источник холодного света. Он имеет много преимуществ, таких как высокая эффективность, длительный срок службы, безопасность и защита окружающей среды, небольшой размер, высокая надежность, быстрая скорость отклика и так далее. В настоящее время достигается тот же световой эффект. Потребляемая мощность светодиодов составляет около 1/10 от ламп накаливания и 1/2 от люминесцентных ламп. Многие страны и регионы внедрили различные политики для поддержки развития светодиодной промышленности, так что эта отрасль стала важной частью важных отраслей страны, открывая огромные возможности для бизнеса.Схема драйвера светодиода очень важна для светодиодов, а управление яркостью светодиодов может экономить энергию. Управление и диммирование белых светодиодов высокой яркости являются горячими темами в последние годы.

Каталог

---

I Основы драйверов светодиодов

1. 1 Что такое драйвер светодиодов Как правило, на вход драйвера светодиода подается высоковольтный переменный ток промышленной частоты (т.е., городское электричество), низкое напряжение постоянного тока, высокое напряжение постоянного тока, низкое напряжение и высокочастотный переменный ток (например, выход электронного трансформатора). Выход питания светодиодного драйвера в основном представляет собой источник постоянного тока, который может изменять напряжение с изменением прямого падения напряжения светодиода. Основные компоненты источника питания светодиодов включают в себя контроллер переключателя, индуктор, компонент переключателя (MOSFET), резистор обратной связи, устройство входного фильтра, выходной фильтр и так далее. В соответствии с требованиями различных случаев должна быть схема защиты от перенапряжения на входе, схема защиты от пониженного напряжения на входе, защита от обрыва цепи светодиода, схема защиты от перегрузки по току и так далее.

1.2 Характеристики источника питания светодиодного драйвера

В частности, мощность привода светодиодного уличного фонаря устанавливается на большой высоте, поэтому обслуживание неудобно, а стоимость обслуживания также велика.

Светодиод

является энергосберегающим продуктом с высокой эффективностью привода. Очень важно, чтобы мощность была установлена ​​в светильнике. Эффективность источника питания высока, но потребляемая мощность невелика, а тепловыделение светильника мало, поэтому повышение температуры лампы также снижается.В результате задержка затухания светодиода выгодна.

Коэффициент мощности — это потребность энергосистемы в нагрузке. В целом обязательных показателей для электроприборов мощностью менее 70 Вт не существует. Хотя коэффициент мощности отдельного электроприбора низок, он мало влияет на энергосистему; однако в вечернее время электросеть будет серьезно загрязнена большим количеством освещения и концентрацией однотипной нагрузки. В ближайшем будущем могут появиться некоторые индексы требований к коэффициенту мощности для драйвера светодиодов мощностью 30–40 Вт.

Теперь есть два вида трафика: один источник постоянного напряжения для нескольких источников постоянного тока, и каждый источник постоянного тока подается на каждый светодиод индивидуально. Таким образом, комбинация является гибкой, и все отказы светодиодов не влияют на работу других светодиодов, но стоимость будет немного выше. Другой источник питания постоянного тока, то есть режим привода «Keke Hui Bao», который управляется светодиодом в последовательной или параллельной работе. Он имеет преимущество низкой стоимости, но плохой гибкости, а также не влияет на другие проблемы, связанные с работой светодиодов, при устранении неисправности светодиода.Обе формы сосуществуют во времени. Способ многосторонней выходной мощности постоянного тока будет лучше с точки зрения стоимости и производительности. Может быть, это основное направление в будущем.

Способность светодиодов противостоять перенапряжению относительно низкая, особенно способность противостоять обратному напряжению. Также важно усилить защиту в этой сфере. Некоторые светодиодные фонари устанавливаются на открытом воздухе, например, светодиодные уличные фонари. Из-за сброса нагрузки и индукции молнии все виды скачков напряжения будут проникать из электросети, а некоторые скачки напряжения могут привести к повреждению светодиодов. Таким образом, анализ движущей силы «Чжунке Хуэй Бао» должен быть недостаточным для защиты от перенапряжения. Что касается частой замены питания и ламп, драйвер светодиода должен иметь возможность гасить скачки напряжения и защищать светодиод от повреждения.

Для удовлетворения требований безопасности и электромагнитной совместимости лучше всего увеличить отрицательную обратную связь по температуре светодиода на выходе постоянного тока в дополнение к обычной защите.

II Типы драйверов светодиодов

2.1 Драйвер постоянного тока для светодиодов

В зависимости от режима вождения распространенные на рынке драйверы для ламп делятся на два типа. Одним из них является привод постоянного тока. Характеристика привода постоянного тока заключается в том, что выходной ток является постоянным. Выходное напряжение изменяется в одном диапазоне. Таким образом, мы часто видим, что приводная оболочка выделена (выход: DC**V — **V * * * mA+-5%) на рынке. Это означает, что выходное напряжение находится в одном из выходных напряжений. Диапазон, ток сколько мА.

• А. Выходной ток схемы привода постоянного тока постоянен, но выходное постоянное напряжение изменяется в определенном диапазоне в зависимости от величины нагрузки. Сопротивление нагрузки мало, выходное напряжение низкое, чем больше сопротивление нагрузки, тем выше выходное напряжение.

• B. Цепь постоянного тока не боится коротких замыканий нагрузки, но категорически запрещается полностью размыкать нагрузку.

• С.Схема привода постоянного тока идеально подходит для управления светодиодом, но, условно говоря, цена выше.

• D. Следует обратить внимание на максимальный выдерживаемый ток и используемое напряжение, что ограничивает количество используемых светодиодов.

2.2 Драйвер постоянного напряжения для светодиодов

И другой драйвер постоянного напряжения. Характеристика постоянного напряжения , управляющая характеристикой , заключается в том, что выходное напряжение является фиксированным, а ток ограничивается максимальным значением при замене ламп и фонарей.В этом случае оболочка обычно указывает (выход: DC**V **A) выходное фиксированное напряжение и количество доступных максимальных выходных токов. Наиболее распространенными выходными напряжениями на рынке светодиодов являются 5 В, 12 В, 24 В и так далее.

• А. При определении параметров в цепи стабилизации напряжения выходное напряжение фиксируется, а выходной ток изменяется при увеличении или уменьшении нагрузки.

• B. Цепь стабилизации напряжения не боится обрыва нагрузки, но короткие замыкания нагрузки категорически запрещены.

• C. Регулируемая схема привода питает светодиод. Для каждой цепочки требуется соответствующий резистор для усреднения яркости светодиодов каждой цепочки.

• D. Изменения выпрямленного напряжения повлияют на яркость.

III Применение драйвера светодиодов

Применение драйверов светодиодов определяется параметрами светодиодов, которыми мы хотим управлять. Входное напряжение и ток являются двумя наиболее важными параметрами.Лампа распространения поставляется с отдельным объяснением того, как рассчитать входное напряжение и ток светодиодной лампы. Это только описание входа светодиодной лампы. Люди смогут увидеть исходные параметры вождения (обязательно определите некоторые ложные цели вождения!!!).

 

Мы выбираем соответствующий драйвер светодиода на основе входного напряжения и тока платы лампы. Например, если входное напряжение платы лампы составляет 37-40 В, а входной ток составляет 300 мА, можно выбрать выходное напряжение драйвера светодиода, чтобы включить его, и ток будет почти таким же.Должна быть включена формула поверхности, а также напряжение больше или меньше всего. В противном случае будет мерцание. Допустим низкий ток.

Наконец, нам нужно только нажать на положительный и отрицательный полюс, отмеченный пластиной лампы, чтобы сварить привод или соединительную линию. Необходимо отметить, что у обычной светодиодной выходной линии красный цвет является положительным полюсом. Черный — отрицательный полюс… Если это серая линия, то серая — положительный полюс, белая — отрицательный… Сине-коричневая линия, синяя линия — отрицательный полюс, синяя линия — отрицательный полюс и т. д.

IV Светодиодный драйвер общего назначения Диаграмма примера продукта

Рис. 1. Пример стандартного драйвера светодиодов, схема

Давайте посмотрим видео о том, как сделать драйвер светодиода:

Как сделать драйвер светодиода

Основы схемы драйвера светодиода В

5.1 Что такое схема драйвера светодиода

Драйвер светодиода представляет собой электрическое устройство, которое регулирует мощность светодиоды.Драйвер светодиода реагирует на меняющиеся потребности светодиода или схемы светодиода, обеспечивая постоянное количество энергии для светодиода, поскольку его электрические свойства меняются в зависимости от температуры.

5.2 Типы схем управления светодиодами и их классификация

Схема подкачки заряда также является схемой преобразователя постоянного тока в постоянный. Схема накачки заряда использует эффект накопления конденсатора при заряде для накопления электрической энергии. Он использует конденсатор в качестве элемента связи по энергии и управляет силовым электронным устройством для выполнения высокочастотного переключения, позволяя конденсатору накапливать энергию в течение части периода, а конденсатор высвобождает энергию в течение оставшегося времени.Этот тип схемы получает разные выходные напряжения за счет разных режимов подключения, когда конденсатор заряжается и разряжается, и вся схема не нуждается в какой-либо индуктивности.

 

Схема нагнетательного насоса относительно небольшая, с меньшим количеством компонентов и более низкой стоимостью. Однако в нем используется относительно много переключающих элементов. При условии определенного входного напряжения диапазон изменения выходного напряжения относительно невелик. Выходное напряжение в основном в 1/3-3 раза превышает входное напряжение, а мощность схемы невелика, а эффективность зависит от выходной мощности.Соотношение между напряжением и входным напряжением меняется. Когда есть несколько светодиодов, они должны управляться параллельно. Для предотвращения неравномерного распределения тока в ответвлении необходимо использовать балластный резистор, что сильно снизит КПД системы.

Цепь импульсного источника питания представляет собой схему преобразования постоянного тока в постоянный, которая изменяет выходное напряжение, изменяя соотношение времени между переключением и выключением. С точки зрения схемы, по сравнению со схемой зарядового насоса, она содержит магнитные компоненты, то есть индуктор или высокочастотный трансформатор.Импульсный источник питания делится на два типа преобразователей постоянного тока в постоянный, а именно вход и выход без изоляции, а именно «прямое подключение» и «вход и выход».

 

Типичные схемы «прямого» DC/DC преобразователя включают Buck, Boost, Buck-Boost и Cuk.

 

Типовые схемы изолированных DC/DC преобразователей с входом и выходом: несимметричный прямой, несимметричный обратноходовой, двухтактный, полумостовой и полный мост. Схема импульсного источника питания может обеспечить широкий диапазон выходного напряжения, а выходное напряжение регулируется непрерывно, выходная мощность велика, поэтому диапазон применения шире, особенно в ситуациях средней и большой мощности.

Линейная схема управления рассматривает полупроводниковое силовое устройство, работающее в линейной области, как динамический резистор и реализует привод постоянного тока посредством управления уровнем управления. Недостатком линейной схемы управления является низкий КПД, но она имеет быструю реакцию на изменение входного напряжения и нагрузки. Схема относительно проста. Легко контролировать ток светодиода напрямую, и легко контролировать высокую точность тока.

VI Новый дизайн схемы драйвера

Фактическое управление обратной связью импульсного источника питания — это выходное напряжение, а контроль выходного тока не так прост, чтобы быть точным, и светодиодная лампа легко повреждается при управлении переключением питание смещено; КПД линейной схемы невысок.

 

На основе вышеуказанных причин разработана новая схема привода светодиодов. В схеме используется односторонний импульсный источник питания обратного хода в качестве управления передней ступенью, а источник постоянного тока с линейным управлением давлением используется в качестве управления постуровнем. После преобразования несимметричного обратноходового источника питания можно получить выходное напряжение постоянного тока, которое используется в качестве входа источника постоянного тока, управляемого напряжением после каскада. Поскольку входное напряжение источника постоянного тока контролируется высокоэффективным импульсным источником питания с обратным ходом, источник постоянного тока с контролем давления может точно управлять светодиодом и может изменять входное напряжение источника постоянного тока в большом диапазоне, поэтому эффективность и точность гарантированы, а электроснабжение может быть обеспечено городом.В то же время двухуровневое управление не так просто повредить светодиодную лампу.

Рис. 2. Новая конструкция схемы драйвера

Схема системы показана на рис. 2. Трансформатор T1, переключающая трубка Q1, диод D1 и конденсатор C1 составляют несимметричный импульсный источник питания обратного хода, а операционные усилители U1, U2 и силовой транзистор Q2 составляют управляемый по давлению источник постоянного тока, а MCU STC89C51 является основным устройством управления.

 

При изменении значения серого микроконтроллер генерирует соответствующее напряжение управления яркостью на основе полученного значения серого. Напряжение управления яркостью добавляется к тому же фазному входу U1. Обратный вход U1 — это сигнал тока светодиода, полученный U2, а R12 — это резистор обнаружения тока. Выходное напряжение U1 является управляющим напряжением МОП-лампы Q2, которое известно по понятию дефицита операционного усилителя.Обратное входное напряжение U1 равно напряжению на его прямом входе, то есть ток на R12 управляется напряжением управления яркостью, и не меняется при изменении нагрузки.

 

Single-chip выдает соответствующее напряжение управления яркостью в соответствии с получаемым значением серого, а также вырабатывает ШИМ-сигнал. Сигнал ШИМ соответствует сигналу TL431 для управления переключателем Q1. Затем MCU изменяет коэффициент заполнения сигнала ШИМ в соответствии с полученным сигналом тока светодиода и изменяет выходное напряжение импульсного источника питания , то есть для изменения константы.Входное напряжение источника потока снижает напряжение на силовой трубке Q2, так что она работает в зоне регулируемого сопротивления или вблизи зоны регулируемого сопротивления в случае постоянного выходного тока, чтобы повысить эффективность. TL431 — это трехконтактный регулируемый шунт, где наличие TL431 и соответствующей ему электрической фазы ограничивает максимальное выходное напряжение импульсного источника питания и дополнительно повышает безопасность системы.

 

Когда свет относительно хороший, MCU регулирует выход напряжения управления яркостью в соответствии с полученным значением серого, так что выходной ток источника постоянного тока относительно мал, и может быть достигнут эффект энергосбережения.На рис. 2 выходное напряжение микроконтроллера регулируется цифро-аналоговым аналогом для питания источника постоянного тока. На рис. 2 цифро-аналоговая часть не показана.

VII Основные рекомендации по разработке драйвера светодиодов

Разработка драйвера светодиодов несложна, но у нас должна быть хорошая идея. Пока мы выполняем отладку перед расчетом, отладку и старение после отладки, мы считаем, что каждый может преуспеть в светодиодах.

7.1 Текущий размер светодиода

Всем известно, что слишком большая пульсация светодиода влияет на срок службы светодиода.Что касается воздействия, то конкретного показателя пока нет.

7.2 Chip Fever

В основном это микросхема высоковольтного драйвера со встроенным модулятором мощности, который не только снижает энергопотребление микросхемы, но и не вносит дополнительного расхода энергии на отвод тепла.

7.3 Power Tube Fever

Потребляемая мощность Power Tube делится на две части: потери при переключении и потери проводимости. Светодиод — это приложение для электропривода, и повреждение переключателя намного больше, чем потери проводимости.Потери при переключении связаны с CGD и CGS силовой трубы, а также с возможностью управления и рабочей частотой микросхемы. Таким образом, решение тепловой проблемы силовой трубы может быть решено со следующих аспектов:

 

A. Мощная МОП-лампа не может быть выбрана на основе размера сопротивления проводимости. Чем меньше внутреннее сопротивление, тем больше емкость CGS и CGD.

 

B. Остальное — частота и возможности привода чипа. Здесь мы говорим только о влиянии частоты.Частота прямо пропорциональна потерям проводимости. Поэтому, когда силовая лампа нагревается, мы должны сначала подумать, не слишком ли высок выбор частоты. Когда частота уменьшается, чтобы получить ту же нагрузочную способность, пиковый ток должен быть больше или индуктивность становится больше, что может привести к попаданию индуктора в область насыщения. Если ток насыщения индуктивности достаточно велик, CCM (режим непрерывного тока) можно изменить на DCM (режим прерывистого тока), что требует увеличения емкости нагрузки.

7.4 Снижение частоты рабочей частоты

Снижение частоты в основном вызвано двумя аспектами. Отношение входного напряжения к напряжению нагрузки мало, а системные помехи велики. В первом случае будьте осторожны, чтобы не установить слишком высокое напряжение нагрузки, хотя напряжение нагрузки высокое, эффективность будет высокой.

 

Для последнего мы можем попробовать следующие аспекты: А, наименьший ток установить наименьшую точку; B, чистая точка проводки, особенно ключевой путь смысла; C, выбор катушки индуктивности или индуктивности замкнутого магнитопровода; D, фильтр низких частот RC, этот эффект немного плох.C не очень хорошая консистенция, отклонение немного великовато, но для освещения должно хватить.

7.5 Выбор катушки индуктивности или трансформатора

Поскольку рабочее напряжение мощного светодиода составляет всего 3 В, мостовой выпрямитель превращает 220 В переменного тока в постоянный, падение напряжения на полном мосту составляет около 1,8 В. . А эффективность использования мощности только одного светодиода составляет всего 60%. Мы должны соединить более 3-х светодиодов вместе, чтобы общая эффективность использования электроэнергии превышала 80%.

 

В соответствии с принципом синтеза трех основных цветов белого света, мощные светодиоды мощностью 31 Вт с красным, зеленым и синим цветом соединены последовательно, и можно получить яркость светодиода, эквивалентную белому свету 3 Вт. В то же время можно комбинировать 6 видов цветного света, чтобы удовлетворить предпочтения людей в преобразовании цвета.

 

VIII Заключение

Схема привода светодиодов использует импульсный источник питания в качестве первого уровня управления и источник постоянного тока с регулированием давления в качестве второго уровня управления.Сочетание этих двух преимуществ может обеспечить эффективность и точность управления. Более того, он напрямую обеспечен электричеством от города, двухуровневым приводом, высокой безопасностью, а повредить дорогие светодиодные фонари непросто. Эксперименты показывают, что эффективность системы может достигать более 83%, а мощность такая же, как у импульсного источника питания с однотактным обратным ходом, который достоин продвижения.

 

Часто задаваемые вопросы об основах драйверов светодиодов

1.Для чего используется светодиодный драйвер?

Драйверы светодиодов

— это устройства, которые регулируют и обеспечивают мощность, используемую для «привода» светодиодных лент. Подобно традиционным трансформаторам, они преобразуют переменный ток сетевого напряжения (240 В переменного тока) в более низкое напряжение.

 

2. Нужен ли мне драйвер для светодиодных фонарей?

Для каждого светодиодного источника света требуется драйвер. … Некоторые светодиоды уже имеют встроенный драйвер внутри лампы. Светодиоды, предназначенные для бытового использования (лампы с цоколем E26/E27 или GU24/GU10 и работающие от сети 120 В), как правило, уже имеют драйвер.Однако низковольтные светодиодные источники света, такие как некоторые MR-лампы (MR GU5.

 

3. В чем разница между трансформатором и драйвером светодиодов?

В чем разница между светодиодным драйвером и светодиодным трансформатором? Трансформатор обычно представляет собой устройство с двойной обмоткой, только переменный ток на входе и выходе. Драйверы более сложны и обычно дают выход постоянного тока с использованием импульсной системы, а также в них есть схемы регулирования и контроля тока.

 

4.Можно ли использовать светодиодный драйвер в качестве источника питания?

Драйвер светодиодов с постоянным напряжением s. Драйверы постоянного тока и постоянного напряжения являются жизнеспособными вариантами источника питания для светодиодных источников света, разница заключается в способе подачи питания.

 

5. Сколько светодиодов может питать драйвер?

Если у вас есть драйвер с выходной мощностью 60 Вт, он должен работать только со светодиодами, потребляющими в сумме 48 Вт (60 Вт x 80% = 48 Вт).Сколько ламп может включить один водитель? Водители не ограничены количеством светодиодов, которые они включают. Они ограничены общей мощностью светодиодов, которые они питают.

 

6. Каков срок службы светодиодного драйвера?

А именно, срок службы схемы управления истекает до того, как светодиод перестанет излучать свет или его яркость упадет. Типичный номинальный срок службы этих элементов зачастую в разы меньше 25 000 часов, тогда как срок службы самого светодиода может достигать 50 000-100 000 часов.

 

7. Нагреваются ли драйверы светодиодов?

Тепло — враг электроники, и это касается и светодиодных драйверов. Это не означает, что светодиодные драйверы не могут работать в жарких условиях, они могут. … Выходная мощность импульсного источника питания, включая драйверы светодиодов, уменьшается с повышением температуры.

 

8. Как выбрать драйвер светодиода?

Используйте драйвер светодиода, по крайней мере, с тем же значением, что и ваши светодиоды.Драйвер должен иметь более высокую выходную мощность, чем требуется вашим светодиодам для дополнительной безопасности. Если выходная мощность эквивалентна требованиям к мощности светодиода, он работает на полную мощность. Работа на полной мощности может привести к сокращению срока службы драйвера.

 

9. Как я узнаю, что мои светодиодные драйверы неисправны?

Драйверы светодиодов

преобразовывают переменный ток высокого напряжения в низкое напряжение. Если у вас есть хороший светодиод и плохой работающий светодиодный драйвер, ваши светодиодные фонари с высокими отсеками не будут работать долго.Большинство отказов светодиодов происходит не из-за светодиода, а из-за драйвера. Обычно схемы перегорают и выходят из строя.

 

10. Как работает схема драйвера светодиодов?

В электронике схема светодиода или драйвер светодиода представляет собой электрическую цепь, используемую для питания светоизлучающего диода (СИД). … Падение напряжения на светодиоде примерно постоянно в широком диапазоне рабочего тока; следовательно, небольшое увеличение приложенного напряжения значительно увеличивает ток.

---

Рекомендации по книгам

— Ассоциация производителей электрического оборудования и медицинских изображений (Автор)

—ЧЖОУ ЧЖИ МИНЬ ДЭН (Автор)

Совершенно очевидно, что экономический рост тесно связан с доступностью энергии.К доступности энергии можно подойти двумя способами; первый способ — построить больше электростанций, чтобы удовлетворить возросший спрос. Второй способ – снизить энергопотребление. Светодиодное освещение имеет много преимуществ, таких как высокая надежность, низкие затраты на техническое обслуживание, затемнение в дополнение к основному преимуществу энергосбережения и значительного ожидаемого повышения производительности. С другой стороны, недостатки в основном связаны с первоначальными затратами на замену систем освещения в дополнение к необходимости специальной схемы силовой электроники для управления ими с регулируемой интенсивностью и яркостью.Цель проекта — замена галогенных ламп (50 Вт) на встроенные светодиодные лампы (10 Вт). Светодиоды имеют много преимуществ по сравнению с другими источниками света, такими как лампы накаливания или люминесцентные лампы. Наиболее существенными преимуществами являются быстрое включение, меньшее тепловыделение, меньшее энергопотребление и больший срок службы. Светодиоды должны правильно управляться, чтобы обеспечить оптимальную производительность и долгий срок службы. Драйвер должен быть экономически эффективным, что обычно не достигается с помощью отдельных компонентов, но может быть реализовано с помощью интегрированных решений.

— Айя Гебрил Ахмед (автор), Махмуд Нассари Абд аль-Фаттах (автор), Ая Бакр Абд аль-Вахаб (автор)

---

Соответствующая информация о «Основах драйвера светодиодов и его схеме»

О статье «Основы драйвера светодиодов и его схемотехника». Если у вас есть идеи получше, не стесняйтесь писать свои мысли в следующей области комментариев. Вы также можете найти дополнительные статьи об электронных полупроводниках через поисковую систему Google или обратиться к следующим связанным статьям.

Альтернативные модели

Часть	Сравнить	Производители	Категория	Описание
Произв.Номер детали: VC120630D650DP	Сравните: V33MLA1206H против VC120630D650DP	Производители:AVX	Категория:Варисторы	Описание: Варистор TVS AVX VC120630D650DP, 21 В, 30 В, серия TransGuard, 67 В, 1206 [метрическая система 3216], многослойный варистор (MLV)
ПроизводительНомер детали: V33MLA1206A	Сравните: V33MLA1206H против V33MLA1206A	Производитель: Литтельфузе	Категория:Варисторы	Описание: Варистор LITTELFUSE V33MLA1206A TVS, MOV, 26 В, 33 В, серия MLA, 75 В, 1206 [метрическая система 3216], многослойный варистор (MLV)
ПроизводительНомер детали: V33MLA1206NH	Сравните: V33MLA1206H против V33MLA1206NH	Производитель: Литтельфузе	Категория:Варисторы	Описание: Варистор TVS LITTELFUSE V33MLA1206NH, 26 В, 33 В, серия MLA, 75 В, 1206 [метрическая система 3216], многослойный варистор (MLV)
ПроизводительНомер детали: V33MLA1206H	Сравните: Текущая часть	Производитель: Литтельфузе	Категория:Варисторы	Описание: Варистор TVS LITTELFUSE V33MLA1206H, 26 В, 33 В, серия ML, 72 В, 1206 [метрическая система 3216], многослойный варистор (MLV)

Драйвер светодиодов Buck-Boost

достигает КПД 98%, имеет внутреннюю ШИМ-регулировку яркости и расширение спектра без мерцания Преобразователи

с четырьмя переключателями объединяют два преобразователя (понижающий и повышающий) в один преобразователь, с очевидным преимуществом меньшего размера и стоимости решения , плюс относительно высокая эффективность преобразования.Высокопроизводительные преобразователи с 4 переключателями имеют тщательно разработанные схемы управления. Например, для максимальной эффективности преобразователь с 4 ключами должен работать только с двумя ключами, когда требуется только повышающее или понижающее преобразование, но включать все четыре переключателя, когда V _IN приближается к V _OUT . Хорошо спроектированный повышающе-понижающий преобразователь изящно переключается между тремя режимами работы — повышающим, понижающим и повышающе-понижающим, — принимая во внимание проблему объединения трех контуров управления — повышающего с 2 переключателями, понижающего с 2 переключателями и повышающего с 4 переключателями. операция.

60-вольтовый повышающе-понижающий драйвер светодиодов LT8391 с 4 переключателями предназначен для управления мощными светодиодами и безупречного переключения между режимами работы с 2 переключателями, 4 переключателями и 2 переключателями.

Запатентованная схема управления токоизмерительным резистором с 4 переключателями обеспечивает простой, но эффективный способ работы ИС в режиме управления пиковым током во всех областях работы с одним измерительным резистором. Это также позволяет ИС работать в режиме CCM при нормальных условиях нагрузки и в режиме DCM при условиях легкой нагрузки, поддерживая поцикловое управление пиковым током дросселя и предотвращая отрицательный ток.

Этот повышающе-понижающий драйвер светодиодов нового поколения отличается частотной модуляцией с расширенным спектром и внутренней ШИМ-регулировкой яркости. Эти две функции работают вместе — LT8391 поддерживает ШИМ-диммирование без мерцания с внутренним или внешним ШИМ-диммированием, даже когда включен расширенный спектр (технология находится на рассмотрении).

Мощный повышающе-понижающий драйвер светодиодов LT8391, показанный на рис. 1, питает светодиоды 25 В при токе 2 А в широком диапазоне входного напряжения. Понижающе-повышающий преобразователь 60 В работает при входном напряжении 4 В.Когда входное напряжение низкое, входной и пиковый токи переключателя могут быть увеличены. Когда V _IN падает достаточно, чтобы достичь предела пикового тока индуктора, ИС может сохранять стабильность и регулировать на пределе пикового тока, хотя и при сниженной выходной мощности, как показано на рис. 2. Это выгодно с точки зрения проектирования системы: через низкий V _IN состояние холодного пуска с уменьшением выходной яркости является долгожданной альтернативой увеличению ограничения тока и подбору катушки индуктивности, стоимости, места на плате и входного тока — только для того, чтобы поддерживать полную яркость света во время переходные низкие условия V _IN .

Рис. 1. LT8391 4–60 В синхронный повышающе-понижающий драйвер светодиодов с 4 переключателями питает цепочку светодиодов 25 В, 2 А (50 Вт) с эффективностью до 98 %.

КПД драйвера светодиодов мощностью 50 Вт на рис. 1 достигает 98% в самой высокой точке (рис. 2). В типичном диапазоне входного напряжения автомобильного аккумулятора от 9 В до 16 В преобразователь работает с эффективностью от 95% до 97%.

Рис. 2. КПД и ток светодиода в зависимости от входного напряжения для драйвера светодиодов мощностью 50 Вт на рис. 1. Пик КПД составляет 98 % и не отклоняется далеко от этого пика, варьируясь от 95 % до 97 % для типичного автомобильного входа 9–16 В. диапазон.Также показано, что ограничение пикового тока катушки индуктивности LT8391 может поддерживать стабильный выходной сигнал с пониженной выходной мощностью при низком значении V _IN .

Благодаря высокомощным полевым МОП-транзисторам и одному мощному дросселю повышение температуры этого преобразователя незначительно даже при мощности 50 Вт. При входном напряжении 12 В ни один компонент не нагревается более чем на 25ºC по сравнению с комнатной температурой, как показано тепловым сканированием на рис. 3. При входном напряжении 6 В самый горячий компонент нагревается менее чем на 50ºC со стандартной 4-слойной печатной платой и без радиатора или потока воздуха. Есть возможность увеличить выходную мощность; сотни ватт возможны с одноступенчатым преобразователем.

Рис. 3. Тепловизионное изображение повышающе-понижающего драйвера светодиодов на рис. 1 показывает хорошо сдержанный рост температуры для широкого диапазона V _IN .

Драйвер светодиодов мощностью 50 Вт обеспечивает ШИМ-управление яркостью 1000:1 при частоте 120 Гц без мерцания. ШИМ-транзистор TG MOSFET на стороне высокого напряжения обеспечивает ШИМ-управление яркостью заземленной цепочки светодиодов на выходе. В качестве бонуса он действует как выключатель максимального тока при коротком замыкании. Входной штырь ШИМ используется как стандартный приемник входного сигнала ШИМ с логическим уровнем для внешнего ШИМ-диммирования и как новый аналоговый вход, определяющий внутренне генерируемый рабочий цикл ШИМ.

LT8391 имеет две формы диммирования ШИМ: стандартное внешнее ШИМ-диммирование и внутреннее ШИМ-диммирование. Уникальная внутренняя функция ШИМ-диммирования LT8391 устраняет необходимость во внешних компонентах, таких как синхронизирующие устройства и микроконтроллеры, чтобы иметь возможность генерировать высокоточное ШИМ-регулирование яркости диммирования с соотношением до 128:1.

Внутренняя частота ШИМ, генерируемая микросхемой, например 200 Гц, устанавливается резистором на выводе RP. Напряжение на выводе PWM, установленное между 1.0 В и 2,0 В определяет рабочий цикл ШИМ-диммирования внутреннего генератора для точного управления яркостью. Рабочий цикл внутреннего затемнения выбирается как один из 128 шагов, а внутренний гистерезис предотвращает колебания рабочего цикла. Точность внутренне генерируемого ШИМ-управления яркостью выше ±1% остается неизменной в режимах повышения, понижения и понижения-увеличения.

Рис. 4. Ток светодиода показывает стабильный отклик на контакт CTRL, управляемый от 1 до 2 А.

Частотная модуляция с расширенным спектром снижает электромагнитные помехи в импульсных стабилизаторах.Хотя частота переключения чаще всего выбирается вне диапазона частот AM (от 530 кГц до 1,8 МГц), неустраненные коммутационные гармоники могут по-прежнему нарушать строгие автомобильные пиковые и средние требования к электромагнитным помехам в диапазоне AM. Добавление расширенного спектра к импульсному источнику питания с частотой 400 кГц может значительно снизить электромагнитные помехи мощных драйверов фар в диапазоне AM и других регионах, таких как средние и коротковолновые радиодиапазоны.

При активации SSFM снижает электромагнитные помехи драйвера светодиодов мощностью 50 Вт LT8391 ниже как пиковых, так и средних требований к электромагнитным помехам CISPR25 в диапазоне AM (см. рис. 5).Средний уровень электромагнитных помех предъявляет более жесткие требования — на 20 дБмкВ ниже пикового предела. По этой причине новый SSFM LT8391 снижает средний уровень электромагнитных помех даже больше, чем пиковый уровень электромагнитных помех. Вы можете видеть, что среднее снижение электромагнитных помех составляет 18 дБмкВ или более, в то время как пиковое снижение электромагнитных помех все еще составляет около 5 дБмкВ. Расширенный спектр очень полезен для ограничения влияния преобразователя на другую чувствительную к электромагнитным помехам автомобильную электронику, такую ​​как радио и средства связи.

Рис. 5. Частотная модуляция с расширенным спектром (SSFM) снижает пиковые и средние электромагнитные помехи LT8391 ниже пределов CISPR25.Средние электромагнитные помехи имеют даже большее снижение, чем пиковые электромагнитные помехи с LT8391 SSFM.

В некоторых преобразователях расширенный спектр и ШИМ-управление яркостью светодиодов без мерцания плохо работают вместе. SSFM, источник изменения частоты коммутации, может выглядеть для внешнего мира как шум — для того, чтобы распространять энергию электромагнитных помех, размывая нераспространенные пиковые значения, — но он может работать вместе с ШИМ-диммированием для устранения мерцания. Запатентованная технология Linear с ШИМ-диммированием и расширенным спектром предназначена для одновременной работы обеих функций без мерцания даже при высоких коэффициентах диммирования.При затемнении ШИМ 1000:1 с помощью внешней ШИМ и при ШИМ 128:1, генерируемой внутри, расширенный спектр продолжает работать с током светодиода без мерцания, как показано на фотографиях с бесконечным осциллографом на рис. 6.

Рис. 6. Кривые осциллографа с бесконечным сохранением показывают ШИМ-диммирование и SSFM, работающие вместе для управления яркостью без мерцания с ШИМ-диммированием, генерируемым как извне, так и изнутри.

LT8391 доступен в двух типах корпусов: в корпусе FE с 28-выводными выводами и в корпусе QFN меньшего размера 4 мм × 5 мм.Разработчики, которым требуется доступ к выводам для тестирования на плате и производственных протоколов, могут предпочесть 28-контактный корпус FE, но другие будут довольны небольшими размерами QFN. Те, у кого мало места, могут соединить QFN с набором двухкорпусных полевых МОП-транзисторов 3 мм × 3 мм или 5 мм × 5 мм. Синхронный повышающе-понижающий контроллер не требует много места на плате — очень высокая эффективность может быть достигнута во всем основном автомобильном модельном ряду, если для очень небольшой площади печатной платы выбраны двухкорпусные полевые МОП-транзисторы.

Драйвер светодиодов с входным напряжением от 4 В до 60 В и повышающе-понижающим напряжением 16 В, 1 А, показанный на рис. 7, использует два таких двухкорпусных полевых МОП-транзистора и QFN LT8391, достигая пиковой эффективности более 95 %. Экономия места показана на рис. 8.

Рис. 7. Компактное решение с LT8391 в QFN и двухкорпусными полевыми МОП-транзисторами. Этот понижающе-повышающий преобразователь с входом 4–60 В с 4 переключателями питает светодиоды 12–16 В при 1 А (16 Вт) с минимальным пространством на плате и высокой эффективностью.

Рисунок 8. Сравнение компактного решения, показанного на рисунке 6, с решением на рисунке 1.Компактное решение с двухкорпусными полевыми МОП-транзисторами 5 мм × 5 мм и 3 мм × 3 мм сокращает пространство на плате этого синхронного повышающе-понижающего преобразователя с 4 ключами.

Двухкорпусные полевые МОП-транзисторы нагреваются только на 15°C в условиях работы с высоким и низким входным напряжением, как показано на рис. 9. Двухкорпусные МОП-транзисторы могут выдерживать нагрузку 12 В, 2 А+ (25 Вт) при сохранении высокой эффективности. Чтобы еще больше уменьшить размер решения, в обоих местах можно использовать меньшие, 3 мм × 3 мм, корпуса с двумя полевыми МОП-транзисторами.Для немного более высокой номинальной мощности или для обеспечения более высоких напряжений можно использовать корпуса большего размера, 5 мм × 5 мм, для обоих двойных МОП-транзисторов.

Рис. 9. Компактная система на Рис. 6 демонстрирует повышение температуры двойных полевых МОП-транзисторов всего на 15° как при низком, так и при высоком V _IN .

Способность драйверов светодиодов поддерживать постоянный ток и постоянное напряжение делает их подходящими для зарядных устройств аккумуляторов, особенно когда драйвер также поддерживает обнаружение и отчетность C/10. Обнаружение C/10 в LT8391 переключает состояние вывода FAULT и может использоваться для изменения регулируемого напряжения заряда батареи SLA на другое, но регулируемое плавающее напряжение, когда ток заряда падает.

Зарядное устройство SLA на 7,8 А на основе LT8391, показанное на рис. 10, имеет пиковый КПД 97 % (рис. 11) и поддерживает зарядку постоянным током, заряд постоянным напряжением и поддержание плавающего напряжения во всех трех режимах работы — повышение, понижение и buck-boost.

Рис. 10. Зарядное устройство для герметичных свинцово-кислотных (SLA) повышающе-понижающих аккумуляторов на 7,8 А с высоким КПД, четырьмя небольшими полевыми МОП-транзисторами 3 мм x 3 мм и регулировкой напряжения заряда и плавающего заряда.

Рис. 11. Эффективность зарядного устройства SLA.

Это зарядное устройство предотвращает короткое замыкание, отключение аккумулятора и предотвращает обратный ток аккумулятора. Работа DCM и новая конструкция резистора, воспринимающего пиковый индуктор, постоянно обнаруживают пиковый ток и предотвращают обратное течение тока через индуктор и переключатели — потенциальную ловушку некоторых зарядных устройств с повышающе-понижающим аккумулятором с 4 переключателями, которые используют принудительную непрерывную работу.

Профиль заряда, показанный на рис. 12, демонстрирует состояние заряда постоянным током 7,8 А, состояние заряда постоянным напряжением и состояние низкого тока с плавающей запятой этого зарядного устройства SLA.На рис. 13 показаны тепловые сканы зарядного устройства, работающего при различных V _IN .

Рис. 12. Три состояния заряда зарядного устройства LT8391 SLA включают заряд постоянным током, заряд постоянным напряжением и плавающее регулирование напряжения.

Рис. 13. Тепловые характеристики зарядного устройства SLA.

Проекты светодиодного освещения высокой мощности для новых зданий и сооружений являются экологически безопасными и надежными. Благодаря очень низкой частоте отказов и замен светодиоды обеспечивают превосходный контроль цвета и яркости при одновременном сокращении количества опасных отходов и повышении энергоэффективности.Галогенное освещение, которое обычно оснащено трансформаторами на 24 В переменного тока, можно заменить более эффективным светодиодным освещением переменного тока с использованием LT8391.

Преобразователь переменного тока мощностью 84 Вт на рис. 14 питает светодиоды напряжением 15–25 В при переменном токе 120 Гц с пиковым значением до 6 А. Двухполупериодный выпрямитель преобразует 24 В переменного тока с частотой 60 Гц в полуволну с частотой 120 Гц на входе LT8391. Преобразование с четырьмя переключателями позволяет LT8391 переключаться между повышающим, повышающе-понижающим и понижающим режимами работы и регулировать выходной сигнал светодиода переменного тока с высоким коэффициентом мощности на входе.Осциллограммы на рис. 15 демонстрируют коэффициент мощности 98 % при сохранении эффективности 93 % при очень высокой мощности. Тепловое сканирование на рис. 16 показывает двухполупериодный выпрямитель.

Рисунок 14. Светодиодное освещение мощностью 84 Вт, 120 Гц переменного тока от входного напряжения 24 В переменного тока, 60 Гц имеет КПД 93 % и коэффициент мощности 98 %, что соответствует экологическим стандартам в освещении новых зданий.

Рис. 15. Кривые входного тока и напряжения для драйвера светодиодов переменного тока мощностью 84 Вт, 120 Гц демонстрируют коэффициент мощности 98 %.

Рис. 16. Идеальный диод LT4320, используемый в решении для светодиодного освещения 24 В переменного тока, не нагревается и обеспечивает высокую эффективность; дискретные компоненты остаются ниже 55°C.

LT8391 60-вольтовый синхронный повышающе-понижающий драйвер светодиодов с 4 переключателями может питать большие мощные светодиодные цепочки и может использоваться в компактных высокоэффективных конструкциях. Он имеет частотную модуляцию с расширенным спектром для низкого уровня электромагнитных помех, а также внешнее и внутреннее ШИМ-управление яркостью без мерцания. Синхронное переключение обеспечивает высокую эффективность благодаря широкому диапазону входного напряжения, но также имеет функцию DCM при малых нагрузках для предотвращения обратного тока и поддержания высокой эффективности. Работа при постоянном токе и постоянном напряжении в сочетании с обнаружением C/10 делает LT8391 подходящим для мощных зарядных устройств SLA с прекращением как заряда, так и плавающего напряжения.

.