Introducción del principio de potencia de accionamiento del LED
2018-11-20 18:24:04
El gráfico siguiente muestra la relación entre la caída de tensión directa (VF) y la corriente directa (IF). A partir de la curva, se puede ver que cuando la tensión directa supera un cierto umbral (aproximadamente 2 V), es decir, la tensión de encendido, se puede aproximar que IF es proporcional a VF. La tabla muestra las características eléctricas del LED superbrillante actual. Según la tabla, la IF más alta del LED superbrillante puede alcanzar 1 A en la actualidad, y VF suele ser de 2 a 4 V.
Debido a que las características de la luz de los LED se describen generalmente como una función de la corriente en lugar del voltaje, y la curva de relación entre el flujo luminoso (V) y el IF, el controlador de fuente de corriente constante puede controlar mejor el brillo. Además, el rango de caída de voltaje directo de los LED es relativamente grande (hasta 1 V), y la curva VF-IF en la figura anterior muestra que pequeños cambios de VF causarán grandes cambios en IF, lo que conducirá a mayores cambios en el brillo. Por lo tanto, el uso de un controlador de fuente de voltaje constante no puede garantizar la consistencia del brillo de los LED y afecta la confiabilidad, la vida útil y la descomposición óptica de los LED. Por lo tanto, los LED superbrillantes generalmente se controlan con una fuente de corriente constante.
A continuación se muestra la relación entre la temperatura y el flujo luminoso (V) del LED. En la figura siguiente se puede ver que el flujo luminoso es inversamente proporcional a la temperatura. El flujo luminoso a 85 °C es la mitad que a 25 °C, y la salida a 140 °C es 1.8 veces mayor que a 25 °C. Los cambios de temperatura también tienen un cierto impacto en la longitud de onda del LED. Por lo tanto, una buena disipación del calor es la garantía de mantener constante el brillo del LED.
La siguiente es una imagen de la relación entre la temperatura y el flujo luminoso del LED.
Introducción del circuito de control general de LED
Debido a la limitación del nivel de potencia del LED, normalmente es necesario activar varios LED simultáneamente para cumplir con los requisitos de brillo. Por lo tanto, se necesita un circuito de activación especial para encender el LED. A continuación, se presenta una breve introducción del concepto de circuito de activación del LED.
El circuito limitador de corriente de resistencia se muestra en la siguiente figura. El circuito de control de limitación de corriente de resistencia es el circuito de control más simple. La resistencia de limitación de corriente se calcula mediante la siguiente fórmula.
Vin es el voltaje de entrada del circuito: VF es la corriente directa del IED; VF es la caída de voltaje del LED cuando la corriente directa es IF; VD es la caída de voltaje del diodo anti-reverso (opcional); y es el número de LED en cada serie; x es el número de serie del LED en paralelo.
El modelo matemático linealizado del LED se puede obtener de la figura anterior.
Fórmula: Vo es la caída de tensión de apertura de un solo LED; Rs es una resistencia en serie equivalente linealizada de un solo LED. El cálculo de la resistencia de corriente límite superior se puede escribir como
Cuando se selecciona la resistencia, la relación entre la IF del circuito limitador de corriente de resistencia y la VF es
De la fórmula anterior se desprende que el circuito limitador de corriente de resistencia es simple, pero cuando el voltaje de entrada fluctúa, la corriente a través del LED también cambia, por lo que el rendimiento de regulación es deficiente. Además, debido a que la pérdida de potencia de la resistencia R es xRIF, la eficiencia es baja.
Introducción del regulador lineal
El núcleo del regulador lineal es utilizar un triodo de potencia o MOSFFET que funcione en la región lineal como una resistencia ajustable dinámica para controlar la carga. Existen dos tipos de reguladores lineales: en paralelo y en serie.
El regulador lineal paralelo que se muestra en la figura a continuación también se denomina regulador en derivación (solo se muestra un LED en la figura, en realidad la carga puede ser de varios LED en serie, lo mismo se muestra a continuación). Es paralelo al LED. Cuando el voltaje de entrada aumenta o el LED disminuye, la corriente a través del regulador en derivación aumentará, lo que aumentará la caída de voltaje en la resistencia limitadora de corriente. La corriente a través del LED permanece constante.
Debido a que los reguladores de derivación deben conectarse en serie con una resistencia, la eficiencia no es alta y es difícil lograr una regulación constante en el caso de un amplio rango de cambios de voltaje de entrada.
La siguiente figura B muestra un regulador en serie. Cuando aumenta el voltaje de entrada, la resistencia dinámica del regulador aumenta para mantener el voltaje (corriente) constante en el LED.
Debido a que el transistor de potencia o MOSFET tiene un voltaje de encendido saturado, el voltaje de entrada mínimo debe ser mayor que la suma del voltaje saturado y el voltaje de carga, para que el circuito pueda funcionar correctamente.
Introducción del regulador de conmutación
La tecnología de control no solo está limitada por el rango de voltaje de entrada, sino que también tiene una baja eficiencia. Cuando se utiliza en un controlador LED ordinario de baja potencia, la corriente es de solo unos pocos mA, por lo que la pérdida no es obvia. Cuando se utiliza para controlar LED de alto brillo con una corriente de varios cientos de mA o incluso más, la pérdida del circuito de alimentación se convierte en un problema grave. La fuente de alimentación conmutada es el dispositivo de conversión de energía más eficiente en la actualidad y puede lograr
