יישומי תאורת LED יתחילו בשלוש רמות כוח קלט בסיסיות: נמוך או שווה לכוח 20W, הספק בינוני בין 20W ל 50W, וכוח גדול מ 50W יישומים: ראה איור 1. זכור כי יישומים בעולם האמיתי לא בדיוק להתאים אלה שלושה סוגים של שיטות, אבל כאשר שוקלים פתרונות הנהג הוביל, אלה שלוש רמות כוח עקביים. יישומים LED להתמקד בהירות גבוהה בהירות עיצוב.
הנושא של מאמר זה הוא ≤20w יישומים צריכת חשמל נמוכה, במיוחד החלפת או שינוי של מנורות נורה, החלפת מנורות קיים גופי תאורה. זה כולל גם גופי תאורה מבניים חדשים.
המגמה של תאורה נמוכה כוח LED
2010 גלובל גבוהה בהירות LED המכירות נאמד ב 890,000,000 $, הנאמד בין 2010 ל 2015, שיעור הצמיחה השנתי הממוצע (CAGR) הוא 39%, פוטנציאל השוק גלוי. אבל עבור כונני LED, המגמה העיקרית היא שיפורים הקשורים לנהוג, הפחתת עלויות, ואורך חיי עבודה. ההשפעה היא היחס בין לומן לוואט.
"Doe SSL (אמריקאי מוצרים אלקטרוניים העולם http: // www. Eepw com / cn / 133636 מקור htm מקור מוצק תאורה) תוכנית" הפוטנציאל של בהירות גבוהה נוריות צפוי לחרוג הטכנולוגיות המסורתיות של היום העבר; איורים 2 ו -3 מראים את המגמה הגוברת של יעילות. בהגדרת היעילות, כוח הקלט ממוקם במכנה, עוצמת הקלט והיעילות של אנרגיה חולפת למחרוזת מנורת LED קשורות לפתרון ה - LED של הנהג. בטווח המלא של עומס LED עומס אפשרויות לטעון, טופולוגיה כונן אחד הוא לא הבחירה הטובה ביותר, אבל אתה יכול לשקול טופולוגיה מינימלית לפגוש את כל הדרישות לפיתוח הנהג LED.
בחירת המוליכים למחצה היעילה ביותר יכולה לשמש כבסיס לבחירת טופולוגיה, אבל העלות של הכונן היא גם מוגבלת. תוכנית ה- SSL של DOE מעריכה את העלות הנוכחית כפי שמוצג באיור 4, ומניעה את המספר הכולל של עלות הייצור הכוללת.
זהו יעד העלות הכולל שנצפה על ידי משתמשי הקצה, ואת האימוץ של פתרונות תאורה LED הפך המכשול הנפוץ ביותר לשיפור הביצועים. דרישות עלות היעד שהוצגו על ידי מחלקת האנרגיה ב 2011 מוצק המדינה תאורה שוק מצגת סדנת מוצגים באיור 5, עם עלויות נופל כמעט 50% לכל 4 שנים. LED כונן טופולוגיה הבחירה מציעה גם את הפתרון הטוב ביותר עלות.
חיי העבודה קשורה גם האמינות של אספקת החשמל. האמינות מושפעת ממספר הרכיבים של כונן ה LED, סוג הרכיבים הנמצאים בשימוש, הטמפרטורה או אובדן החשמל. השתמש במספר של רכיבי שיטה לחשב את האמינות של כונן LED כדי לקבוע את מספר המרכיבים להיות מופחת על פי היעד. אמינות מושפעת גם על ידי הטמפרטורה של העבודה, כך עיצוב תרמי חשוב גם, וכן חשוב להפחית את אובדן החשמל הקשורים רכיבי הנהג LED שיטות בקרת טופולוגיה. מגמת הפיתוח היא לחסל קבלים אלקטרוליטיים, כמו גם רכיבים אחרים, כגון מבודדים אופטיים, ולשלב פונקציות בהתקני בקרת סיליקון.
צריכת חשמל נמוכה LED הנהג עיצוב האתגר
עיצוב LED הנהג היום עומדת בפני האתגרים הבאים; הפריטים המפורטים יהפכו למגבלות תכנון שעל המעצבים לאזן, בסדר גודל של חברות שונות.
לקצר את מחזור הפיתוח;
להפחית בהוצאות;
מורכבות עיצוב;
מחפש טופולוגיות כוח אשר יכול לספק קלט קלט פלט הפרמטרים הנוכחי, עיצוב תרמי, כללי בטיחות ודרישות הגנה;
יעילות;
כדי לעמוד בדרישות הרגולציה הגלובלית, הוא גם כונן LED כדי להפחית את אובדן החשמל, השימוש תיקון גורם כוח (PFC) ו THD נמוך (עיוות הרמוני מוחלט);
אמינות הכונן וחיי השירות;
קבועה סובלנות פלט הנוכחי;
עמעום ו עמעום טווח (הדרישות של דימר לחתוך פאזה, עמעום הדולר, להגביל זרם הנוכחי, מעגל דעיכת, הרגולטור מתח, וכו ');
אין הבהוב;
מגבלות על שטח או נפח (גובה) מודפסות של לוח מודפס מוגבל (PCB);
OVP, OCP, OTP, קצר במעגל הוביל, מעגל פתוח הוביל;
טמפרטורת עבודה;
ספקים רבים מסבכים את שרשרת האספקה.
ניתוח של צריכת חשמל נמוכה יישום LED
להלן סקירה של צריכת חשמל נמוכה LED תאורה, מבנה, פונקציה, אתגרים עיצוב ומגמות היישום.
MR11 / 16 LED אור
MR11 / 16 המנורה היא מנורת הלוגן טיפוסי, סוג הרגיל שלה דורג הכוח הוא 20W, 35W ו 50W.
מבנה המערכת
עיצובים אופייניים של מנורות הלוגן קיימות מוצגים באיור 6
מתח הכניסה יכול להיות DC 12V או 24V או מחובר ישירות לתוך ספק כוח 120V או 230V AC החשמל. מתח 12V או 24V יכול לבוא מתוך שנאי פשוט המשתמשת מתח החשמל AC ו פלטי AV / 24V AC כקלט lampholders. החלפת מוצרי LED צריכה להיות נשלטת כמקור זרם קבוע. 4W LED מנורת מר שווה ערך מנורת הלוגן 20W. בחלק מהמודלים יש תכונות מעומעמות, ומגמת ההתפתחות היא שההיצע של מוצרים אלה גדל.
עיצוב כונן אתגרים
האתגר הגדול ביותר של תכנון MR11 / 16 הוא היעדר תקנים, כולל מנורה ונורה, גורם הספק ודרישות עיוותים הרמוניות סה"כ (מנורות LED ENERGY STAR ≥ 0.9, עבור "5w של מנורה אחת, ≥ 0.7) ונמוך יעילות מערכת החשמל. " בהתחשב בכך בגודל של דמות 7 מנורה חייב להכיל כונן, טביעת רגל קטנה של הנהג LED הוא מוזמן.
ישנם שני סוגים של מעגלים מודפסים הלוח (PCB) ממדים, סוג כפי שמוצג באיור 8, הוא עגול, באמצעות האחורי של מודול LED. הקוטר העגול צריך להיות פחות מ -30 מ"מ והרכיב הגבוה יותר נמצא בטווח 5 מ"מ של המחבר המרכזי.
סוג אחר של לוח PCB בצורת גודל התאנה. 9, הוא אנכי. זה צריך להיות פחות מ 30mmx20 מ"מ.
התכנית של פיירצ'יילד
פיירצ'יילד מציג פיסת כונן LED חדשה כדי לפתור את בעיית ה- AC, כפי שמוצג באיור 10 FL7701. זהו אינטליגנטי לא מבודד PFC צעד למטה פתרון הנהג הוביל. ישירות באמצעות מתח קלט קו AC, ניתן להשיג את הגודל הקטן של PCB ניתן להשתמש עבור מר Lampshade. זה הוביל עיצוב כונן מבטל את כל הקבלים אלקטרוליטי: משמש בדרך כלל עבור קלט, פלט, מתח VCC IC. באמצעות רק מספר קטן של רכיבים חיצוניים, דרישות PF ו THD ניתן נפגשו תוך יותר מ 80% יעילות מושגת. בניגוד לתכנון הצעד, לטופולוגיה הנפתחת יש גם את היתרון של זרמי פלט רציפים (זרמי אדווה מופחתים), מכיוון שההשראות והפלט בסדרה, עבור עומס ה- LED, טופולוגיית הכסף נראית כמקור זרם קבוע . זרם התפוקה של טופולוגיית הגדילה הוא רציף, אלא אם כן נעשה שימוש בקבל המוצא כדי לסנן את זרם הגלים.
A19, E14 / 17, E26 / 27 נורות
כמה סוגים הנורה המכונה גם שקע בורג (שקע אדיסון) ונרות סוג נרות. רובם נורות ליבון, באמצעות CFL או החלפת מוצרים LED כדי לעמוד בדרישות היישום ביותר.
מבנה המערכת
מתח הקלט שלה ישירות ממקור המתח AC, סוג של lampholders הם: E14 / 17 (סוג נר), A19 / e26 / 27 בורג, כוח מדורג: 1 ~ 5w מנורות סוג הנר, 4 ~ 17w עבור החלפת ליבון. הממדים הכלליים מוצגים באיור 11.
אתגרי העיצוב
האתגר עבור עיצוב הנהג LED עבור מנורות סוג הנר הוא שטח קטן PCB, אשר פחות מ מר מנורה שטח ועובד על מתח קלט AC. השימוש בעיצוב LED הנהג להחליף את מנורת ליבון, שטח PCB שלה מאשר נרות סוג נרות או מר אורות, דירוג הכוח הוא גם גדול יותר, התוצאה בפועל היא שטח PCB עדיין מוגבל, בדומה המנורה דמוי נר. עבור העיצוב של הנורה בורג, pf ו THD הם כמעט חובה. ישנן פונקציות נוספות עמעום.
עבור צד lampholders הוא צורה פרבולית של המנורה E26 / 27 בגודל של PCB, בצד המנורה עבור MM, בצד מודול LED, אורך 70mm, ראה איור 12.
יעילות הדרישה עולה על 75%. כמה הערות קצרות על העיצוב של דימר תואם כוללים תאימות עם מגוון רחב של זרמים להחזיק, ליניארי במגוון רחב של אור, ולא הבהוב.
פתרונות פיירצ'יילד
בקר הרגולטור הראשי עבור פיירצ'יילד מוצג בטבלה 1. כאשר עובדים במצב הסתגלות מתמדת קבועה, זרם הפלט נאמד על ידי שימוש בזרם הפסולת הנוכחי IEPak ובזמן הטעינה הנוכחי של המשרן TDI, מכיוון שזרם הפלט זהה לדיודה הממוצע הנוכחי במצב יציב. באמצעות טכנולוגיית Truecurrent של Fairchild, הפלט הנוכחי קבוע ניתן לשלוט במדויק.
PAR16, 20, 30, 38 מבנה מערכת אור
מנורות אלה הם קלט מתח AC, הכוח המדורג הוא בין 4w ~ 20w, Lampholders הם E26 / 27 או 2 פינים GU10, כפי שמוצג באיור 13.
עם גודל מנורה גדול יותר, יש מקום ניכר כדי להתאים את הפתרון כונן LED, ו PF נמוך THD הם עדיין דרישות חובה.
אתגרי העיצוב
המתח הגבוה יותר של מנורות LED אלה יגרום ל - VDS גבוה יותר, שיא (דוקרנים) דרך MOSFET, ולכן דורש BOSSS MOSFET עם דירוגים גבוהים יותר. עבור קוצים מתח גבוה, דירוגים BVDSS יש להוריד בשל זרם קלט גבוהה. איור 14 מציג את ספייק המתח כסיכום של VDS, שיא = Vin + nvo + vos, כאשר nvo הוא מתח המוצא של השתקפות, הידוע גם בשם Vro.
מאגרים משמשים בדרך כלל להגביל את המתחים שיא VOS, אבל מאגרים צורכים אנרגיה, הפחתת היעילות של כונני LED:
פתרונות פיירצ'יילד
הפתרון של פיירצ'יילד מוצג בטבלה 2, שבה ההשוואה בין השיטות החד-שלבית ל -2 רמות מוצגת בטבלה 3.
המוצרים הנמכרים ביותר: תאורה חירום LED לוחות , LED צבע עמעום CCT לוח אור עם 40W על ידי CV 24V פתרון תאורה , LED CCT 2800-6500K טמפרטורה שינוי ועמעום לוח אור עם 40W, 48W, 60W על ידי CC תאורה פתרון , פרופיל אלומיניום לבן LED מיקרוגל פנס חיישן תנועה עם חיישן אור יום 18W / 36W / 40W / 48W / 60W TUV לסה"נ ,
