Выбор драйвера светодиодов с надлежащим рабочим диапазоном напряжения (область постоянного тока) может показаться довольно простым, но эта статья объяснит, что это не так просто. Во-первых, нужно понимать, что прямые напряжения светодиодов не одинаковы от кристалла к кристаллу. Во-вторых, напряжение светодиода изменяется, когда температура перехода повышается или понижается. Так как правильная работа драйвера имеет решающее значение для функциональности и надежности лампы, стоит более подробно рассмотреть эти факторы, которые влияют на напряжение светодиода. В этой статье объясняются типичные проблемы прямого напряжения светодиодов и как правильно определить необходимый запас для напряжения драйвера светодиодов. Также предлагается поискать новую функцию в некоторых новых драйверах светодиодов, которые могут работать с временно увеличенным выходным напряжением, чтобы обойти проблему высокого напряжения светодиодов при чрезвычайно низкой температуре.
Конструкция светодиодной лампы – это многоплановая инженерная работа, которая включает в себя вопросы оптического, теплового и электрического проектирования. Чтобы достичь цели оптических требований, сначала определяется тип и количество светодиода и его ток возбуждения. В зависимости от определенных соображений безопасности и / или подхода модульной конструкции, определенное количество светодиодов помещается в одну строку, а другие – параллельно. Когда эти факторы определены, первая оценка рабочего напряжения светодиодов может быть произведена путем умножения количества светодиодов в одной цепочке на типичное прямое напряжение (Vforward) этого светодиода.
Vforward_total = Vforward x Num / String
Приведенный выше расчет дает приблизительное представление о диапазоне рабочих напряжений, и вместе с определенным током возбуждения можно узнать требования к мощности. Однако это число не является абсолютным значением и не подходит для обеспечения правильного электрического расчета. Чтобы учитывать проектное напряжение водителя, напряжение светодиода должно учитываться: 1) характеристикой V-I, 2) производственным отклонением и 3) температурным коэффициентом.
В нижеследующем абзаце эти 3 аспекта объясняются отдельно, а в конце статьи приведен пример оценки напряжения и выбора драйвера светодиодов.
Характеристики светодиодов V / I
Для идеального светодиода прямое напряжение не изменяется при увеличении тока (рис. 1). В действительности, прямое напряжение изменяется в зависимости от тока, и важно проверять напряжение светодиода на основе фактического расчетного тока, а не ссылаться на стандартное условие тестирования спецификации.
В приведенном ниже примере спецификация показывает, что типичное напряжение светодиода составляет 3,2 В. Если светодиод используется не при 350 мА, а 1 А, то вместо 3,2 В / светодиод фактическое типичное напряжение светодиода составляет 3,8 В / светодиод. Эта разница в 0,6 В может привести к совершенно другому результату, если последовательно подключено большое количество светодиодов. Кроме того, ситуация может стать еще хуже, если светодиодный драйвер имеет высокий пульсационный ток, что приведет к пиковому току, превышающему 1 А, и, таким образом, пиковое напряжение превысит 3,8 В.
Рис 1. Рис. 2
Допуск производства светодиодов
Прямые напряжения светодиодов на каждой матрице изменяются из-за дрейфа процесса. Зрелое производство должно обеспечивать более жесткий допуск, приводящий к нормальному распределению (например, рис. 3). Типичные отклонения напряжения из-за отклонений при производстве составляют менее 10%, что может быть косвенным образом получено из отношения максимального к типичному типу прямого напряжения в спецификации на светодиодные индикаторы (см. Таблицу 1, столбцы 4 и 5). С другой стороны, производственные данные, такие как фактическое прямое распределение напряжения, возможно, придется проверять непосредственно у производителя светодиодов.
Хотя абсолютный максимум / минимум составляет +/- 10%, статистически, чем больше светодиодов подключено последовательно, тем больше вероятность того, что объединенное прямое напряжение установится вокруг типичного значения напряжения. Рекомендуется создать некоторое напряжение головы комнату, запас в размере 10% к типичному напряжения считается безопасным. Также можно рассмотреть более высокий запас, который приведет водителя в лучшее рабочее состояние и продлит срок его службы.
Рис 3 Светодиодное прямое распределение напряжения от производства
LED Vf. Против температура
Прямое напряжение светодиода имеет отрицательный температурный коэффициент, это означает, что чем выше температура, тем ниже прямое напряжение. Поскольку светодиод является самонагревающимся элементом, при правильной тепловой конструкции лампы постоянная рабочая температура и рабочее напряжение светодиода обычно достаточно стабильны. Наихудший случай наступает, когда лампа запускается при низкой температуре. Чтобы оценить потребность в дополнительном напряжении при низкой температуре, характеристики светодиодов обеспечивают типичную кривую V-T в соответствии со стандартными условиями испытаний (например, 350 мА). Многие производители также предоставляют программный инструмент для проверки напряжения в соответствии с переменными параметрами, такими как температура перехода (Tj), ток возбуждения и т. Д.
Может быть резкое различие в требованиях к напряжению из-за низкой температуры и требований к напряжению из-за производственных допусков или разности токов. В первом случае требование к напряжению является только временным, и, таким образом, пространство напора напряжения не нужно резервировать постоянно.
На рынке есть несколько передовых светодиодных драйверов, которые оснащены функцией адаптации напряжения, чтобы справиться с краткосрочным требованием к напряжению.
Например, HLG-480H-C компании Mean Well имеет функцию «адаптирования к окружающей среде», которая может автоматически уменьшать выходной ток для обмена на более высокое выходное напряжение, сохраняя при этом общую выходную мощность в пределах номинальных характеристик. Когда лампа включается и постепенно нагревается, напряжение падает до нормального уровня, а затем ток также возвращается к первоначальному заданному значению. Адаптивная к среде функция обеспечивает на 20% больше напряжения, чем обычный светодиодный драйвер. HLG-480H-C1400, работающий при 171 ~ 343 В, может временно повысить напряжение до 412 В, чтобы обеспечить успешный запуск ламп при экстремально низкой температуре (например, -40 ° C).
Серия постоянных мощностей HVGC, аналогично, допускает более высокое выходное напряжение при уменьшении тока. Есть и другие возможности для других моделей. Если есть какие-либо вопросы по поводу запуска светодиодов, пожалуйста, свяжитесь с MEAN WELL для лучших предложений.
Рис. 4 Температура против прямого напряжения
Пример и резюме
В конструкции лампы используется 100 светодиодов, как на рис. 2, ток возбуждения равен 1,05 А. Всего есть 2 строки, что означает, что каждая строка имеет 50 светодиодов. Самая низкая рабочая температура в соответствии со спецификацией лампы составляет 0 ° C. Чтобы определить требования к напряжению:
Решение 1. Введите эти параметры в программное обеспечение для ПК и получите рабочую точку светодиода с запасом. Проверьте с производителем более подробно.
Решение 2. Проверьте таблицу данных светодиодов и выполните следующие действия:
Шаг 1: Проверьте кривую V-I светодиода, найдите напряжение на кривой в соответствии с назначенным током.
Согласно рис. 2 типичное прямое напряжение светодиода при 1,05 А составляет 3,8 В.
Шаг 2: Умножьте это напряжение на количество светодиодов в одной строке.
3,8 (В) х 50 (шт.) = 190 В
Шаг 3: Рассмотрение производственного допуска с использованием отношения максимального напряжения к типу.
3,48 (В) / 3,2 (В) = 108,75%
190 (V) x 108,75% = 206,6 (V)
Краткое содержание:
Общее прямое напряжение светодиода составляет 190 В
Общее светодиодное прямое напряжение в худшем случае составляет 207 В *
(* текущая пульсация от драйвера здесь не рассматривается.)
Шаг 4: Учитываем температурный коэффициент для оценки пускового напряжения наихудшего случая.
Из рис. 4, тип. напряжение при 0 ° C составляет 3,6 В, при 85 ° C – 3,2 В.
Предположим, светодиодная лампа обычно работает при Tj 85 ° C
3,6 (V, Tj = 0) / 3,2 (V, Tj = 85) = 1,125
При холодном старте
Общее прямое напряжение светодиода составляет 190 В x 1,2 = 228 В
Общее прямое напряжение светодиодов в наихудшем случае составляет 207 В x 1,2 = 248,4 В
Предлагаемая модель: HLG-480H-C2100, причина, как показано ниже
Светодиодная лампа нуждается в типичных 190 В и 2,1 А (399 Вт), в худшем случае – 207 В (435 Вт). Это в пределах рейтинга HLG-480C. Кроме того, HLG-480H имеет очень низкую пульсацию тока, поэтому влияние пульсации на изменение напряжения светодиода можно игнорировать. При низкой температуре требование к напряжению может временно превышать 249 В, что не входит в область нормального постоянного тока, однако такая ситуация будет возникать редко, и ее можно покрыть адаптивной функцией среды HLG-480H-C2100, которая максимально поддерживает 275 В с уменьшенный ток.
Хэнк Лан / MWEU Технический отдел
