고출력 조명을 위한 LED 드라이버 선택

이 고출력 LED 패널은 안정적인 전력 출력을 제공하기 위해 LED 드라이버 회로가 필요합니다.

저는 항상 LED를 가지고 놀며 빵판 전원 공급 장치나 배터리로 구동하는 것을 기억합니다. 낮은 전압/전류에서 구동되는 작은 LED의 경우, 어떤 전원 공급원으로도 구동할 수 있습니다. 고출력 LED, 백색 LED를 포함하여, 귀하의 조명 시스템은 시스템 내 각 LED에 걸리는 안정적인 전류와 전압을 보장하기 위해 더 정교한 조절이 필요합니다.

여러 구성 요소로부터의 피드백을 가진 조절기를 수동으로 구축할 수 있지만, 시스템을 제어하기 위해 LED 드라이버를 사용하는 것이 훨씬 쉽습니다. 이러한 구성 요소는 고효율로 LED에 DC 전력을 공급하도록 특별히 설계되었습니다. 다음은 귀하의 다음 고출력 조명 시스템을 위한 LED 드라이버 선택에 대한 몇 가지 팁과 시장에서 찾을 수 있는 몇 가지 예제 구성 요소입니다.

왜 LED 드라이버를 사용해야 하나요?

LED 드라이버를 조절 가능한 전류(전압)를 가진 일정한 전압(전류)을 공급하는 통합 전력 조절기로 생각하세요. 고출력 조명 시스템의 경우, 조절 전략의 일부로 LED 전력 출력을 제어하기 위해 LED 드라이버를 통합할 수 있습니다. 상류 조절기 단계는 높은 입력 전압(일반적으로 AC 주 전원 또는 높은 DC 전압)을 낮은 DC 수준으로 변환합니다.

LED 드라이버에서 전력 출력을 조정함으로써 LED의 밝기를 조절할 수 있습니다. 고출력 LED 드라이버는 일반적으로 기판으로의 열 방출을 위한 노출 패드가 있는 표면 실장 구성 요소로 제공됩니다. 조광 제어를 위해 일부 LED 드라이버는 I/O 포트를 사용하여 내부적으로 프로그래밍 가능하며, 다른 일부는 전력 출력을 제어하기 위해 MOSFET 드라이버에서 PWM 조광을 사용합니다(스위칭 조절기와 유사).

PWM 조광

LED의 밝기를 조절하는 인기 있는 방법은 PWM 신호를 사용하는 것입니다. 아래 다이어그램은 MCU를 사용하여 PWM 조광하는 방법을 보여줍니다. 이 예에서, 출력 MOSFET의 50 kOhm 저항은 하류 LED에 대한 고전압/전류 출력을 제공하기 위한 피드백 루프를 생성합니다. 이 배열에서, 우리는 병렬로 연결된 백색 LED를 보고 있지만, 직렬 구현이 일반적입니다. MCU를 사용하면 사용자가 PWM 듀티 사이클을 조정하여 전력 출력을 제어할 수 있습니다. 이는 센서 읽기(예: 온도 센서)를 기반으로 하거나 사용자로부터의 일부 입력을 사용하여 수행될 수 있습니다.

MCU에서 PWM 신호로 병렬 LED 스트랜드를 구동하는 예.

이 예에서, LED 드라이버는 병렬 전류 조절기처럼 작동하며, PWM 신호와 MOSFET은 스위칭 주파수에서 전압을 켜고 끄는 동안 LED를 구동합니다. 그런 다음 평균 전력은 PWM 신호의 듀티 사이클에 선형적으로 비례합니다. 스위칭 중에 과도한 구동을 방지하기 위해 각 다리에 고전력 전류 제한 저항을 추가할 수도 있습니다(일부 LED 모듈에는 이것이 포함되어 있음).

위의 예시는 설계자가 MCU에 여러 전원 설정을 프로그래밍할 수 있어 매우 유용합니다. 이 응용 프로그램에 비싼 MCU가 필요하지 않습니다. 최근에 저는 간단한 8비트 ATTiny MCU를 사용하여 여러 PWM 설정을 EEPROM에 저장했으며, 사용자가 푸시 버튼으로 이를 전환할 수 있었습니다.

출력 전력을 어떻게 조절하고 디밍(원하는 경우)을 제공할지 결정했다면, 조명 시스템에 필요한 전력을 공급할 드라이버를 선택할 시간입니다.

LED 드라이버 선택 팁

LED 드라이버는 표준 전력 조절기와 유사한 다양한 토폴로지를 가지고 있지만, 프로그래밍 가능성, 조절을 위한 전류 감지 피드백, 온도 감지와 같은 다른 기능을 포함할 수 있습니다. 고전력 LED 드라이버의 경우 고려해야 할 중요한 사양은 다음과 같습니다.

• 출력 전압 및 전류. LED를 켜기 위해서는 출력 전력이 다이오드의 순방향 전압 및 순방향 전류와 같거나 그 이상이어야 합니다. 일부 LED 드라이버는 순방향 DC 전압과 특정 전류에서 출력하여 원하는 출력 전력을 제공하는 벅 또는 부스트 컨버터처럼 작동할 수 있습니다.

• 직렬 대 병렬 출력. 작은 LED 드라이버는 고전압 및 고정 전류에서 단일 출력만 가질 수 있어, LED를 직렬로 구동할 수 있습니다. 여러 출력을 가진 LED 드라이버(위 참조)는 일반적으로 병렬 사용을 위한 것입니다.

• 통합 대 외부 PWM. 일부 LED 드라이버는 PWM 발생기를 포함하고 신호를 직접 MOSFET에 공급할 것입니다.

• 전력 효율. 고전력 시스템의 경우, 이는 열로 손실되는 전력의 양을 결정하는 중요한 점입니다.

위의 두 번째 포인트와 관련하여, 병렬로 여러 LED 스트랜드를 출력할 수 있으며, 각 스트랜드는 직렬로 연결된 여러 LED 스트랜드를 포함할 수 있습니다. 출력되는 총 순방향 전압과 전류에 주의를 기울이면 이는 조명 시스템에서 사용할 수 있는 직렬/병렬 스트랜드의 수를 결정할 것입니다.

고전력 조명 시스템에 사용할 수 있는 몇 가지 예시 LED 드라이버는 다음과 같습니다.

NXP Semiconductors, SSL5015TE

NXP Semiconductors의 SSL5015TE LED 드라이버는 정류된 AC 주 전원에 연결해야 하는 조명 시스템을 위한 시장에서 가장 최신의 고전압/저전류 LED 드라이버 중 하나입니다. 이 구성 요소는 내부 조절기와 최대 300V 및 2A의 고전압 출력을 위한 JFET를 포함합니다. 또한 NTC 서미스터를 위한 핀이 포함되어 있어 열 보호를 제공하거나, 이 핀은 외부 PWM 신호와 함께 사용되어 출력 전류를 전환하고 디밍을 제공할 수 있습니다. 출력 전압이 매우 높기 때문에, 저전류를 필요로 하는 LED 스트랜드를 직렬로 사용하는 것이 가장 좋습니다. 아래의 응용 다이어그램은 이 구성 요소를 포함하는 전형적인 LED 드라이버 회로를 보여줍니다.

예시 응용 다이어그램, SSL5015TE 데이터시트에서 발췌.

Diodes Inc., AL8843QSP

Diodes Inc.의 AL8843QSP LED 드라이버는 자동차 조명용으로 평가된 DC-DC 벅 모드 LED 드라이버입니다. 이 부품은 4.5에서 40 V까지의 입력을 받아들이고 통합 MOSFET을 통해 최대 3 A(97% 효율)까지 출력할 수 있습니다. 디밍은 CTRL 핀에서 외부 DC 신호나 PWM 신호(최대 1 MHz)로 제어할 수 있습니다. 이 부품에는 고출력 LED를 위한 단락 보호 기능도 포함되어 있습니다.

연속된 LED들을 위한 응용 회로, AL8843QSP 데이터시트에서 발췌.

Analog Devices, LT3744

Analog Devices의 LT3744 LED 드라이버 (Linear Technology)는 중간 전압(36 V)과 고전류 출력(20 A DC, 40 A 펄스)을 제공합니다. 이러한 출력 수준은 고출력 LED의 혼합된 직렬/병렬 스트랜드에 대한 하나의 옵션을 제공합니다. 디밍은 3개의 외부 PWM 신호의 조합을 통해 제어되며, 이는 외부 고출력 MOSFET에 공급됩니다. 또한 넓은 입력 전압 범위(3.3 V에서 36 V)를 받아들여 작고 큰 조명 시스템에 유연하게 사용할 수 있습니다.

프로젝터를 위한 LED 드라이버 응용 회로 및 PWM 디밍 제어를 보여주는 그래프, LT3744 데이터시트에서 발췌.

고출력 조명 시스템을 설계할 때, 안정적인 전력 출력과 안전을 보장하는 LED 드라이버, FET, 그리고 패시브 부품을 선택해야 합니다. 다음 고출력 조명 시스템을 위한 부품을 찾고 있다면, Octopart의 부품 검색 및 필터를 사용해 보세요.

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