Introduzione del principio di potenza del driver LED
2018-11-20 18:24:04
Il grafico sottostante mostra la relazione tra caduta di tensione diretta (VF) e corrente diretta (IF). Dalla curva, si può vedere che quando la tensione diretta supera una certa soglia (circa 2 V), ovvero la tensione di accensione, si può approssimare che IF sia proporzionale a VF. La tabella mostra le caratteristiche elettriche dell'attuale LED super luminoso. Secondo la tabella, l'IF più alto del LED super luminoso può raggiungere 1 A al momento, e VF è solitamente da 2 a 4 V.
Poiché le caratteristiche luminose del LED sono solitamente descritte come una funzione della corrente piuttosto che della tensione e la curva di relazione tra flusso luminoso (V) e IF, il driver a sorgente di corrente costante può controllare meglio la luminosità. Inoltre, l'intervallo di caduta di tensione diretta del LED è relativamente ampio (fino a 1 V) e la curva VF-IF nella figura sopra mostra che piccole variazioni di VF causeranno grandi variazioni di IF, che porteranno a maggiori variazioni di luminosità. Pertanto, l'uso di un driver a sorgente di tensione costante non può garantire la coerenza della luminosità del LED e influenzare l'affidabilità, la durata e il decadimento ottico del LED. Pertanto, il LED super luminoso è solitamente guidato da una sorgente di corrente costante.
Di seguito è riportata la relazione tra temperatura e flusso luminoso (V) del LED. Dalla figura sottostante, si può vedere che il flusso luminoso è inversamente proporzionale alla temperatura. Il flusso luminoso a 85 °C è la metà di quello a 25 °C e l'uscita a 140 °C è 1.8 volte quella a 25 °C. Anche le variazioni di temperatura hanno un certo impatto sulla lunghezza d'onda del LED. Pertanto, una buona dissipazione del calore è la garanzia di mantenere costante la luminosità del LED.
Di seguito è riportata un'immagine della relazione tra temperatura e flusso luminoso del LED.
Introduzione del circuito di azionamento LED generale
A causa della limitazione del livello di potenza del LED, di solito è necessario pilotare più LED contemporaneamente per soddisfare i requisiti di luminosità. Pertanto, è necessario uno speciale circuito di pilotaggio per accendere il LED. Di seguito è riportata una breve introduzione al circuito di pilotaggio del concetto LED.
Il circuito di limitazione della corrente di resistenza è mostrato nella figura seguente. Il circuito di pilotaggio di limitazione della corrente di resistenza è il circuito di pilotaggio più semplice. La resistenza di limitazione della corrente è calcolata dalla formula seguente.
Vin è la tensione di ingresso del circuito: VF è la corrente diretta dell'IED; VF è la caduta di tensione del LED quando la corrente diretta è IF; VD è la caduta di tensione del diodo anti-inversione (opzionale); y è il numero di LED in ciascuna serie; x è il numero seriale dei LED paralleli.
Il modello matematico linearizzato del LED può essere ottenuto dalla figura sopra.
Formula: Vo è la caduta di tensione di apertura di un singolo LED; Rs è una resistenza equivalente linearizzata in serie di un singolo LED. Il calcolo della resistenza di corrente limite superiore può essere scritto come
Quando viene selezionato il resistore, la relazione tra l'IF del circuito limitatore di corrente di resistenza e il VF è
Dalla formula soprastante si può vedere che il circuito di limitazione della corrente di resistenza è semplice, ma quando la tensione di ingresso fluttua, anche la corrente attraverso il LED cambierà, quindi le prestazioni di regolazione sono scarse. Inoltre, poiché la perdita di potenza della resistenza R è xRIF, l'efficienza è bassa.
Introduzione del regolatore lineare
Il nucleo del regolatore lineare è quello di utilizzare un triodo di potenza o MOSFFET che lavora nella regione lineare come una resistenza dinamica regolabile per controllare il carico. Esistono due tipi di regolatori lineari: parallelo e serie.
Il regolatore lineare parallelo mostrato nella figura a sotto è anche chiamato regolatore shunt (nella figura è mostrato solo un LED, in realtà il carico può essere costituito da più LED in serie, lo stesso sotto). È parallelo al LED. Quando la tensione di ingresso aumenta o il LED diminuisce, la corrente attraverso il regolatore shunt aumenterà, il che aumenterà la caduta di tensione sulla resistenza di limitazione della corrente. La corrente attraverso il LED rimane costante.
Poiché i regolatori shunt devono essere collegati in serie con una resistenza, l'efficienza non è elevata ed è difficile ottenere una regolazione costante in caso di un'ampia gamma di variazioni della tensione di ingresso.
La seguente figura B mostra un regolatore in serie. Quando la tensione di ingresso aumenta, la resistenza dinamica del regolatore aumenta per mantenere costante la tensione (corrente) sul LED.
Poiché il transistor di potenza o MOSFET ha una tensione di accensione satura, la tensione di ingresso minima deve essere maggiore della somma della tensione di saturazione e della tensione di carico, affinché il circuito possa funzionare correttamente.
Introduzione del regolatore di commutazione
La tecnologia di guida non è solo limitata dall'intervallo di tensione di ingresso, ma ha anche una bassa efficienza. Quando viene utilizzata in un driver LED ordinario a bassa potenza, la corrente è di soli pochi mA, quindi la perdita non è evidente. Quando viene utilizzata per guidare LED ad alta luminosità con corrente di diverse centinaia di mA o anche superiore, la perdita del circuito di potenza diventa un problema serio. L'alimentatore switching è il dispositivo di conversione dell'energia più efficiente al momento e può raggiungere
