Визначення правильного діапазону напруги драйвера світлодіода для застосування світлодіодів

Нове у квітні 2019 року

Вибрати світлодіодний драйвер з належним робочим діапазоном напруги (область постійного струму) може виглядати досить просто, але в цій статті буде пояснено, що це не так прямо. По-перше, слід усвідомити, що прямі напруги світлодіодів не однакові від помираючої до померлої. По-друге, напруга світлодіода змінюється, коли температура спалу піднімається або знижується. Оскільки правильна робота драйвера має вирішальне значення для функціональності та надійності лампи, варто детальніше вивчити ці фактори, які впливають на напругу світлодіода. У цій статті пояснюються типові проблеми напруги прямого світлодіода та способи правильного визначення необхідного запасу напруги драйвера світлодіода. Також пропонується шукати нову функцію, яку можна знайти в деяких нових драйверах світлодіодів, які можуть працювати з тимчасово підвищеною вихідною напругою, щоб обійти проблему високої напруги світлодіодів при надзвичайно низькій температурі.

Дизайн світлодіодної лампи - це багатовимірна інженерна робота, яка стосується оптичного, теплового та електричного дизайну. Для досягнення цілі оптичних вимог спочатку визначається тип і кількість світлодіода та його струм руху. Залежно від певних міркувань безпеки та/або модулізованого дизайнерського підходу, певна кількість світлодіодів розміщуються в одному рядку, а інші паралельно. Коли ці фактори визначені, перша оцінка робочої напруги світлодіодів може бути зроблена шляхом множення кількості світлодіодів в одному рядку на типову пряму напругу (V вперед) цього світлодіода.

Vforward_total = Vforward x Num/String

Наведений вище розрахунок дає приблизне уявлення про діапазон робочої напруги, і разом із визначеним рушійним струмом він знатиме потребу в потужності. Однак це число не є абсолютним значенням і не підходить для забезпечення належної електричної конструкції. Для конструктивного занепокоєння напруги водія, світлодіодна напруга повинна враховуватися 1) характеристикою VI, 2) варіацією виробництва та 3) температурним коефіцієнтом. У абзаці нижче ці 3 аспекти пояснюються окремо та в кінці статті, наведено приклад оцінки напруги та кроки вибору драйвера світлодіода.

Характеристики світлодіодів V/I

Для ідеального світлодіода пряма напруга не змінюється при збільшенні струму (рис. 1). Насправді пряма напруга ЗМІНЮЄТЬСЯ зі струмом, і важливо перевіряти напругу світлодіода на основі фактичного розрахованого струму, а не посилаючись на стандартні умови випробування специфікації.
У наведеному нижче прикладі специфікація показує, що типова напруга світлодіода становить 3,2 В. Якщо світлодіод використовується не на 350 мА, а на 1 А, то замість 3,2 В/світлодіод фактична типова напруга світлодіода становить 3,8 В/світлодіод. Ця різниця в 0,6 В може призвести до зовсім іншого результату, коли послідовно встановлюється велика кількість світлодіодів. Крім того, ситуація може погіршитися, якщо світлодіодний драйвер має високий пульсаційний струм, що призведе до пікового струму вище 1А і, таким чином, пікова напруга перевищить 3,8 В.

Характеристика Одиниця Мінімальний Типовий Максимум
Пряма напруга (@ 350mA, 85 ° C) V
3.2 3.48
правильний
Рис.1.		 Рис.2.

Допуск виробництва світлодіодів

Прямі напруги світлодіодів на кожній матриці мають зміни внаслідок дрейфу процесу. Зріле виробництво повинно забезпечувати більш жорсткі допуски, що призводить до нормального розподілу (наприклад, рис. 3). Типовий допуск напруги внаслідок варіації виробництва становить менше 10%, що можна побічно отримати з максимального та типового співвідношення типової прямої напруги на таблиці даних світлодіодів (див. Таблицю 1, стовпці 4 та 5). З іншого боку, виробничі дані, такі як фактичний розподіл прямої напруги, можливо, доведеться перевіряти безпосередньо у виробника світлодіодів.

Хоча абсолютний максимум/мінімум становить +/- 10%, статистично, чим більше послідовно підключено світлодіодів, тим більше ймовірність, що комбінована пряма напруга осяде навколо типового значення напруги. Рекомендується створити певний запас напруги, запас в 10% від типової напруги вважається безпечним. Також може бути розглянуто більш високий запас, що дозволить водію перейти в кращий робочий стан і продовжить термін експлуатації драйверів.

Світлодіод Vf. Проти Темп

Пряма напруга світлодіода має від’ємний температурний коефіцієнт, це означає, що чим вище температура, тим нижча пряма напруга. Оскільки світлодіод є самонагрівальним елементом, при належній тепловій конструкції лампи безперервна робоча температура та робоча напруга світлодіода, як правило, досить стабільні. Найгірший випадок - коли лампа запускається при низькій температурі. Для оцінки потреби в додатковій напрузі при низькій температурі, світлодіодні характеристики забезпечують типову криву V-T відповідно до стандартних умов випробування (наприклад, 350 мА). Багато виробників також пропонують програмний засіб для перевірки напруги відповідно до змінних параметрів, таких як температура переходу (Tj), струм руху тощо.

Вимога до напруги може бути різкою через низьку температуру та вимоги до напруги через допуск виробництва або різницю струму. У першому випадку вимога до напруги є лише тимчасовим, і, отже, приміщення напруги не потрібно постійно резервувати. На ринку є кілька передових світлодіодних драйверів, оснащених функцією адаптації напруги для вирішення короткострокової потреби в напрузі.

Наприклад, HLG-480H-C компанії Mean Well має функцію «адаптації до навколишнього середовища», яка може автоматично зменшувати свій вихідний струм для обміну на вищу вихідну напругу, зберігаючи при цьому загальну вихідну потужність у межах специфікації. Коли лампа вмикається і поступово нагрівається, напруга падає до нормального рівня, а потім струм також повернеться до початкового проектного значення. Функція адаптації до навколишнього середовища забезпечує 20% додаткової напруги, ніж загальний світлодіодний драйвер. HLG-480H-C1400, який працює на 171

343 В може підсилити до 412 В тимчасово, щоб забезпечити успішний запуск ламп при надзвичайно низькій температурі (наприклад, -40 ° C).

Постійна потужність серії HVGC, аналогічним чином, дозволяє підвищити вихідну напругу при зменшенні струму. Існують також різні можливості для інших моделей. Якщо у вас виникли запитання щодо проблеми із запуском світлодіодів, будь ласка, зв’яжіться з ДОБРО ДОБРО для отримання найкращих пропозицій.

Рис. 4 Температура проти прямої напруги

Приклад та короткий зміст

Конструкція лампи використовує 100 світлодіодів, як на рис. 2, струм струму становить 1,05 А. Всього є 2 рядки, що означає, що кожна струна має 50 світлодіодів. Найнижча робоча температура відповідно до специфікації лампи становить 0 ° C. Щоб визначити вимогу до напруги:

Рішення 1. Введіть ці параметри в програмне забезпечення для ПК і отримайте робочу точку світлодіода з запасом. Більш детально зверніться до виробника.

Рішення 2. Перевірте таблицю даних світлодіодів та виконайте наведені нижче дії.

    Крок 1: Перевірте криву світлодіода V-I, знайдіть напругу на кривій відповідно до призначеного струму.

Відповідно до рис. 2 типова пряма напруга світлодіода при 1,05 А становить 3,8 В

Крок 2: Помножте цю напругу на кількість світлодіодів в одному рядку.

3,8 (В) x 50 (шт.) = 190 В

Крок 3: Врахування виробничого допуску за допомогою відношення максимальної напруги до типу.

3,48 (В)/3,2 (В) = 108,75%
190 (В) x 108,75% = 206,6 (В)

Короткий зміст:
Загальна пряма напруга для світлодіодів становить 190 В
Загальна пряма напруга світлодіода в найгіршому випадку - 207 В *
(* поточна пульсація від драйвера тут не враховується.)

Крок 4: Розгляд температурного коефіцієнта для оцінки найгіршого пускового напруги.

З рис. 4, тип. напруга при 0 ° С становить 3,6 В, при 85 ° С - 3,2 В.
Припустимо, що світлодіодна лампа зазвичай працює при Tj 85 ° C
3,6 (V, Tj = 0)/3,2 (V, Tj = 85) = 1,125 менше 1,2
При холодному старті
Загальна пряма напруга для світлодіодів становить 190 В x 1,2 = 228 В
Загальна пряма напруга світлодіода в найгіршому випадку становить 207 В x 1,2 = 248,4 В

Запропонована модель: HLG-480H-C2100, причина вказана нижче

Для світлодіодної лампи потрібні типові 190 В і 2,1 А (399 Вт), в гіршому випадку 207 В (435 Вт). Це в межах рейтингу HLG-480C. Крім того, HLG-480H має дуже низьку пульсацію струму, таким чином, вплив пульсацій на зміну напруги світлодіода можна ігнорувати. При низькій температурі потреба в напрузі може тимчасово перевищувати 249 В, що не знаходиться в межах норми постійного струму, однак така ситуація трапляється рідко, і вона може бути покрита адаптаційною функцією навколишнього середовища HLG-480H-C2100, яка максимально підтримує 275 В з зменшений струм.