Dobór sterownika LED do oświetlenia wysokiej mocy

Ten panel LED o wysokiej mocy wymaga obwodu sterownika LED, aby zapewnić stabilne wyjście mocy.

Zawsze pamiętam zabawę z diodami LED i zasilaniem ich za pomocą zasilacza na płytce stykowej lub baterii. W przypadku małych diod LED zasilanych niskim napięciem/prądem, można je zasilać dowolnym źródłem zasilania. Dla diod LED o wysokiej mocy, w tym białych diod LED, system oświetleniowy musi mieć bardziej zaawansowaną regulację, aby zapewnić stabilny prąd i napięcie na każdej diodzie LED w systemie.

Chociaż można ręcznie zbudować regulator z informacją zwrotną z kilku komponentów, znacznie łatwiej jest użyć sterownika LED do kontrolowania systemu. Te komponenty są specjalnie zaprojektowane do dostarczania prądu stałego dla diod LED z wysoką wydajnością. Oto kilka wskazówek dotyczących wyboru sterowników LED do Twojego następnego systemu oświetlenia o wysokiej mocy oraz przykładowe komponenty, które znajdziesz na rynku.

Dlaczego używać sterownika LED?

Pomyśl o sterowniku LED jako o zintegrowanym regulatorze mocy specjalnie zaprojektowanym do dostarczania stałego napięcia (prądu) z regulowanym prądem (napięciem). W systemach oświetlenia o wysokiej mocy możesz zintegrować sterownik LED, aby kontrolować wyjście mocy LED jako część strategii regulacji. Etapy regulatora na początku przekształcają wysokie napięcie wejściowe (zazwyczaj sieciowe AC lub wysokie napięcie DC) na niższy poziom DC.

Regulując wyjście mocy z sterownika LED, możesz dostosować jasność diod LED. Sterowniki LED o wysokiej mocy są zazwyczaj dostępne jako komponenty montażu powierzchniowego z odsłoniętą podkładką do odprowadzania ciepła do podłoża. Do kontroli ściemniania niektóre sterowniki LED są programowalne wewnętrznie za pomocą portu I/O, podczas gdy inne używają ściemniania PWM na sterowniku MOSFET do kontrolowania wyjścia mocy (podobnie jak regulator przełączający).

Ściemnianie PWM

Popularną metodą regulacji jasności w szeregu diod LED jest użycie sygnału PWM. Poniższy diagram pokazuje, jak użyć MCU do ściemniania PWM. W tym przykładzie rezystor 50 kOhm na wyjściowym MOSFET tworzy pętlę sprzężenia zwrotnego, zapewniając wysokie napięcie/prąd wyjściowy dla diod LED w dół strumienia. Zauważ, że w tej konfiguracji patrzymy na białe diody LED połączone równolegle, chociaż wspólne jest również połączenie szeregowe. Użycie MCU pozwala użytkownikowi kontrolować wyjście mocy, regulując wypełnienie cyklu PWM. Można to zrobić na podstawie odczytu z czujnika (np. czujnika temperatury) lub korzystając z pewnych danych wejściowych od użytkownika.

Przykład sterowania równoległymi szeregami diod LED sygnałem PWM z MCU.

W tym przykładzie sterownik LED działa jak równoległy regulator prądu, podczas gdy sygnał PWM i MOSFET sterują włączaniem i wyłączaniem diod LED w pobliżu napięcia przewodzenia przy częstotliwości przełączania. Średnia moc jest wtedy proporcjonalna do wypełnienia cyklu dla sygnału PWM. Można również dodać wysokoprądowy rezystor ograniczający na każdej nodze (niektóre moduły LED będą miały to włączone), aby zapobiec przeciążeniu podczas przełączania.

Przykład powyżej jest bardzo użyteczny, ponieważ projektant może zaprogramować wiele ustawień mocy do MCU. Nie potrzebujesz również drogiego MCU do tego zastosowania. Ostatnio użyłem prostego 8-bitowego MCU ATTiny i zapisałem wiele ustawień PWM do EEPROM, które mogły być przełączane przez użytkownika za pomocą przycisku.

Po podjęciu decyzji, jak najlepiej regulować moc wyjściową i zapewnić ściemnianie (jeśli jest to pożądane), nadszedł czas, aby wybrać sterownik, który dostarczy potrzebną moc do Twojego systemu oświetleniowego.

Wskazówki dotyczące wyboru sterowników LED

Sterowniki LED mają szereg topologii, które naśladują standardowe regulatory mocy, ale mogą również zawierać inne funkcje, takie jak programowalność, sprzężenie zwrotne pomiaru prądu dla regulacji i czujniki temperatury. Dla sterowników LED o wysokiej mocy, oto ważne specyfikacje, które należy rozważyć.

• Napięcie i prąd wyjściowy. Aby dioda LED się zaświeciła, moc wyjściowa musi być równa lub wyższa niż napięcie przewodzenia diody i prąd przewodzenia. Niektóre sterowniki LED będą działać jak przetwornice obniżające lub podwyższające, które wydają napięcie stałe DC równe lub wyższe niż napięcie przewodzenia z określonym prądem, zapewniając tym samym pożądaną moc wyjściową.

• Szeregowe vs równoległe wyjście. Mniejsze sterowniki LED mogą mieć tylko jedno wyjście o wysokim napięciu i stałym prądzie, co pozwala na zasilanie szeregu diod LED połączonych szeregowo. Sterowniki LED z wieloma wyjściami (patrz wyżej) są ogólnie przeznaczone do użytku równoległego.

• Wbudowane vs. zewnętrzne PWM. Niektóre sterowniki LED będą zawierać generator PWM i będą bezpośrednio dostarczać sygnał do MOSFET.

• Wydajność energetyczna. Dla systemów o wysokiej mocy jest to ważny punkt, ponieważ określa, ile mocy jest tracone jako ciepło.

Odnośnie do drugiego punktu powyżej, zawsze możesz wyjść na wiele pasm LED połączonych równolegle, gdzie każde pasmo zawiera wiele pasm LED połączonych szeregowo. Zwróć uwagę na całkowite napięcie przewodzenia i prąd wyjściowy, ponieważ to określi, ile pasm szeregowo/równolegle możesz użyć w swoim systemie oświetleniowym.

Oto przykładowe sterowniki LED, które możesz użyć w swoim systemie oświetleniowym o wysokiej mocy.

NXP Semiconductors, SSL5015TE

Sterownik LED SSL5015TE od NXP Semiconductors jest jednym z najnowszych sterowników LED o wysokim napięciu/niskim prądzie na rynku dla systemów oświetleniowych wymagających połączenia z prostowanymi sieciami AC. Ten komponent zawiera wewnętrzny regulator i JFET dla wysokiego napięcia wyjściowego do 300 V i 2 A. Zawiera również pin dla termistora NTC do ochrony termicznej, lub ten pin może być używany z zewnętrznym sygnałem PWM do przełączania prądu wyjściowego i zapewnienia ściemniania. Ponieważ napięcie wyjściowe jest tak wysokie, najlepiej jest użyć tego sterownika do pasma diod LED wymagających niskiego prądu przewodzenia połączonych szeregowo. Poniższy schemat aplikacji pokazuje typowe połączenie obwodu sterownika LED z tym komponentem.

Przykładowy schemat aplikacji, z karty katalogowej SSL5015TE.

Diodes Inc., AL8843QSP

Sterownik LED AL8843QSP firmy Diodes Inc. to sterownik LED w trybie obniżania napięcia DC-DC przeznaczony do oświetlenia samochodowego. Komponent ten może przyjmować napięcie wejściowe od 4,5 do 40 V i dostarczać prąd wyjściowy do 3 A (sprawność 97%) z zintegrowanym tranzystorem MOSFET. Ściemnianie można kontrolować za pomocą zewnętrznego sygnału DC lub sygnału PWM (do 1 MHz) na pinie CTRL. Komponent ten zawiera również zabezpieczenie przed zwarciem dla diod LED o wysokiej mocy.

Schemat aplikacyjny dla szeregowych diod LED, z karty katalogowej AL8843QSP.

Analog Devices, LT3744

Sterownik LED LT3744 od Analog Devices (Linear Technology) zapewnia umiarkowane napięcie wyjściowe (36 V) i wysoki prąd wyjściowy (20 A DC, 40 A impulsowo). Poziomy te czynią ten komponent jedną z opcji dla mieszanych szeregów/ równoległych łańcuchów diod LED o wysokiej mocy. Ściemnianie jest kontrolowane za pomocą kombinacji 3 zewnętrznych sygnałów PWM, które następnie są podawane do zewnętrznego tranzystora MOSFET o wysokiej mocy. Akceptuje również szeroki zakres napięć wejściowych (3,3 V do 36 V), co czyni go elastycznym dla małych i dużych systemów oświetleniowych.

Schemat aplikacyjny sterownika LED dla projektora z wykresem pokazującym kontrolę ściemniania PWM, z karty katalogowej LT3744.

Jeśli projektujesz system oświetlenia o wysokiej mocy, musisz wybrać sterowniki LED, tranzystory FET i elementy pasywne, które zapewniają stabilne wyjście mocy i bezpieczeństwo. Gdy szukasz komponentów do swojego kolejnego systemu oświetlenia o wysokiej mocy, wypróbuj wyszukiwanie komponentów i filtry z Octopart.

Zapoznaj się z naszymi najnowszymi artykułami, zapisując się do naszego newslettera.