Definiția corectă a intervalului de tensiune atunci când utilizați surse de alimentare cu LED-uri ale generatorului de energie

Alegerea sursei de alimentare potrivite Sursa de alimentare cu LED-uri cu domeniul corect de tensiune de funcționare poate părea o sarcină ușoară la început, dar vom vedea din acest articol că este departe de a fi ușor.

În primul rând, trebuie să fiți conștienți de faptul că tensiunea de deschidere a LED-urilor diferă de la cip la cip și că tensiunea de deschidere depinde de temperatura cipului. Deoarece alimentarea cu energie este crucială pentru buna funcționare și siguranța operațională a sursei de lumină, merită examinate mai în profunzime factorii care afectează tensiunea de deschidere a LED-ului. Articolul nostru prezintă principalele aspecte ale schimbării tensiunii de deschidere a LED-urilor și definiția corectă a gamei de tensiune a surselor de alimentare.

Proiectarea unei surse de lumină LED este o sarcină de inginerie complexă, care include proiectarea optică, termică și electrică. Pentru a îndeplini cerințele optice, trebuie stabilite mai întâi tipul și cantitatea LED-urilor și curentul lor de acționare. Din motive de siguranță operațională și/sau design modular, este recomandabil să conectați LED-urile într-un aranjament în serie și paralel. După aceasta, nivelul tensiunii de funcționare poate fi estimat prin înmulțirea numărului de LED-uri conectate în serie cu tensiunea de deschidere tipică a LED-ului.

nivelul tensiunii de funcționare = tensiunea de deschidere (V înainte) x numărul de LED-uri conectate în serie

Calculul de mai sus oferă o ordine de mărime estimată a tensiunii de funcționare, care este înmulțită cu curentul de acționare pentru a obține cererea de energie. Cu toate acestea, tensiunea de funcționare astfel determinată nu este o valoare absolută și nu este adecvată pentru a asigura o funcționare corectă. Pentru a determina domeniul tensiunii de alimentare, luați în considerare următoarele:

Caracteristica curentului de tensiune LED (U-I)
abaterea standard de fabricație
coeficientul de temperatură.

Caracteristica LED tensiune-curent

Tensiunea de deschidere a unui LED ideal nu se modifică odată cu creșterea curentului. În realitate, însă, tensiunea de deschidere variază în funcție de curentul care curge. Prin urmare, este important să se determine tensiunea LED-ului pe baza curentului efectiv de acționare, să nu se bazeze pe valoarea de test standard dată în caietul de sarcini. În exemplul de mai jos, tensiunea tipică de deschidere a LED-ului conform specificațiilor este de 3,2V la un curent de acționare de 350mA și o temperatură a cipului de 85 ° C. Dacă un LED este acționat cu un curent de 1A în loc de 350mA, tensiunea sa de deschidere va crește de la 3,2V la 3,8V. Această diferență de 0,6 V poate duce la tensiuni de funcționare foarte diferite atunci când multe LED-uri sunt conectate în serie. Situația poate fi și mai gravă dacă puterea de ieșire a sursei de alimentare cu LED este mare, deoarece acest lucru poate provoca curenți de vârf peste 1A, ceea ce poate duce la o creștere suplimentară a tensiunii de deschidere.

Tensiune de deschidere (@ 350mA, 85 ° C)

Abaterea standard de producție:

Tensiunea de deschidere a fiecărui LED este diferită datorită abaterii standard de fabricație. Un proces de fabricație avansat poate oferi o abatere standard mai mică în cazul în care tensiunile de deschidere urmează o distribuție normală (Figura 3). Gradul de varianță datorat varianței producției este de obicei mai mic de 10%, ceea ce poate fi dedus indirect din valorile tipice și maxime date în fișa tehnică. Cu toate acestea, este important de reținut că producătorii în general nu dezvăluie distribuția tensiunii de deschidere.

Deși valorile maxime și minime absolute pot diferi cu 10% față de valoarea tipică, cu cât sunt conectate mai multe LED-uri în serie, cu atât este mai probabil statistic că tensiunea medie de deschidere va fi în jurul valorii tipice. Cu toate acestea, se recomandă o tensiune de 10%. Marjele mai mari pot avea un efect benefic asupra duratei de viață a sursei de alimentare, dar vor avea ca rezultat o creștere suplimentară a costurilor.

Tensiunea de deschidere a LED-ului în funcție de temperatură:

Tensiunea de deschidere a LED-ului are un coeficient de temperatură negativ, adică tensiunea de deschidere scade odată cu creșterea temperaturii cipului semiconductor. Deoarece LED-ul este un generator de căldură, sursa de lumină necesită un design termic adecvat pentru a atinge o temperatură a cipului aproape constantă și o tensiune de deschidere corespunzătoare aproape constantă. Cel mai rău scenariu este atunci când sursa de lumină începe la o temperatură scăzută. Pentru a estima tensiunea suplimentară necesară la temperaturi scăzute, trebuie utilizată curba tipică tensiune-temperatură specificată de producător. Mulți producători oferă, de asemenea, software de dimensionare pentru a determina tensiunea de deschidere în funcție de diferite temperaturi și curenți de acționare.

O variație foarte semnificativă a cererii de tensiune de funcționare se poate datora unei combinații de temperatură scăzută, deviație standard de producție și diferențe de curent de acționare. În exemplul anterior, cererea de tensiune în exces este doar temporară, deci nu trebuie menținută permanent.

Pentru a răspunde acestei nevoi, există surse de alimentare cu LED avansate care au o funcție de adaptare a tensiunii pentru a satisface cererea de tensiune mai mare pe termen scurt. curentul de ieșire pentru a îndeplini cerințele de tensiune de funcționare mai mari, menținându-și în același timp puterea maximă de ieșire. După pornirea sursei de lumină, aceasta se încălzește treptat, tensiunea scade la normal și curentul revine și la valoarea planificată inițial. Sursele de alimentare MEAN WELL cu funcție „adaptabilă la mediu” oferă o tensiune cu 20% mai mare decât alte surse de alimentare cu LED. Gama de tensiune de ieșire a sursei de alimentare MEAN WELL HLG-480H-C1400 este de 171 ÷ 343V, dar poate furniza temporar o tensiune de ieșire de până la 412V pentru pornirea surselor de lumină la temperaturi extrem de scăzute (de exemplu -40 ° C).

Familia de produse de putere constantă HVGC, precum HLG-480H-C, poate oferi o tensiune de ieșire mai mare reducând în același timp curentul.

Exemplu și rezumat:

Luați în considerare, de exemplu, o sursă de lumină în care un total de 100 de LED-uri sunt conectate în serie în 2 rânduri paralele, adică 50 de LED-uri pe rând. Curentul de acționare este de 1,05A, iar cea mai mică temperatură ambientală specificată este de 0 ° C.

Metode pentru determinarea cererii de tensiune de funcționare

Metoda 1: Determinați cerința de tensiune cu software-ul de dimensionare al producătorului de LED-uri.

Metoda 2: Urmați pașii de mai jos pe baza fișei tehnice LED:

Pasul 1: Găsiți valoarea de tensiune de deschidere pentru curentul de acționare pe curba tensiune-curent. Așa cum se arată în Figura 2, 1.05A are 3.8V.

Pasul 2: Înmulțiți această tensiune cu numărul de LED-uri conectate în serie.

Pasul 3 Calculați abaterea standard de fabricație de la raportul dintre tensiunea maximă și tensiunea tipică.

Apoi înmulțiți valoarea tensiunii obținute la pasul 2 cu valoarea deviației standard.

190V x 108,75% = 206,6V

Deci, tensiunea de deschidere poate fi de 207V în cel mai rău caz.

Ondulația actuală a sursei de alimentare nu a fost luată în considerare aici!

Pasul 4: Luați în considerare un coeficient de temperatură pentru a obține tensiunea de deschidere necesară pentru o pornire la rece.

Bazat pe Figura 4, tensiunea de deschidere tipică este de 3,6 V la 0 ° C și 3,2 V la 85 ° C.

Presupunând că temperatura de funcționare a sursei de lumină este de 85 ° C.