Применение высокопроизводительных драйверов светодиодов

Чтобы обеспечить питанием одиночный светодиод, нужно постоянное напряжение и один ограничительный резистор, чтобы задать необходимый уровень тока. Осветительное устройство, состоящее из большого числа светодиодов, которые соединенные между собой, вариант такого питания неприемлем. Так как напряжение будет падать от светодиода к светодиоду по линии, то и яркость свечения каждого диода или большего сегмента тоже будет разниться. Не следует забывать, что на все полупроводниковые приборы влияют разные внешние факторы. Наиболее большее влияние оказывает изменение температуры среды, в которой находится прибор. Получается, чтобы получить равномерную яркость, нужно использовать источник питания, с возможностью регулирования напряжения на выходе. Такая функция позволит поддерживать одинаковый уровень тока, который пойдет на цепочку светодиодов.

Как правило, для этого используются импульсные источники питания. В таких источниках, уже выпрямленное, напряжение питает высокочастотный генератор, который в свою очередь преобразует его в прямоугольные импульсы с частотой в несколько десятков кГц. Робота генератора основана на управлении ключами широтно-импульсной модуляции, в роли которых используют силовые транзисторы.

После этого высокочастотные импульсы подают на импульсный трансформатор, в котором вторичная обмотка связана с фильтром и выходным выпрямителем. В условиях, когда импульсный источник питания используется как источник тока, регулятор отслеживает снижение напряжения на датчике тока, для чего используют прецизионный образцовый резистор (шунт), подключенный последовательно с нагрузкой. Через нагрузку при этом происходит поддержание постоянного тока, который не зависит от величины нагрузки.

Таким образом, вне зависимости от количества последовательно подключаемых к источнику светодиодов, а также от величины изменения температуры окружающей среды, через цепь будет подаваться постоянный ток, и как следствие постоянная яркость свечения светодиодов.

Практически все источники питания промышленной группы не удовлетворяет требованиям, которые предъявляются к системам (outdoor) светодиодного наружного освещения из-за ряда причин. Основная причина заключается в том, что обычные источники питания, как правило, являются стабилизаторами напряжения, а для питания осветителя, который состоит из большого числа светодиодов, необходим постоянный ток.

Вторая причина кроется в невозможности большинством промышленных источников питания поддерживать постоянную выходную мощность, при температуре окружающей среды выше 40°С. При возрастании температуры выходная мощность начинает снижаться. В вариантах для наружного и внутреннего (indoor) уличного освещения температурный порог значительно выше и составляет 60 — 70°С. И, наконец, третья причина кроется в отсутствии молниезащиты и защиты от проникновения воды, практически во всех промышленных источниках питания, а без такой защиты реализовывать наружные светодиодные осветители просто нельзя.

Все драйвера светодиодов оснащаются активными корректорами коэффициента мощности (ККМ). ККМ предназначены для установления соответствия по фазе и форме между потребляемым устройством, током и питающим сетевым напряжением.

Эффект от этого — снижение нагрузки на сеть и рациональное потребление энергии.

Приведем пример использования высокопроизводительных светодиодных драйверов.

Возьмем100-ваттный (по выходу) драйвер, его рассеиваемая мощность составляет около 11,1Вт при КПД равно 90%, при КПД того же драйвера в 80%, уровень рассеиваемой мощности возрастет до 25Вт. Как правило, суммарное время работы диодного светильника составляет около 40000 часов. Получается, что экономия электроэнергии в двух случаях будет составлять 556 кВтчас, если 1 кВтчас стоит 2,80 рубля, то за весь период эксплуатации, высокопроизводительные драйвера позволяют сэкономить 1556,80 рубля.

Величина значения рассеиваемой мощности зависит от температуры работы драйвера.

Со снижением потерь энергии при работе, снижается нагревание устройства и тем самым увеличивается его срок службы. В драйвере с КПД 90% потери мощности вдвое меньше в сравнении с драйвером с КПД 80%. Второй будет нагреваться в два раза больше, и его электронные компоненты тоже будут нагреваться значительно больше.

При увеличении эксплуатационной температуры на 10°С, срок работы электролитических конденсаторов, которые применяются в драйвере, снизится на 50%. Выходит, что срок эксплуатации светодиодных высокопроизводительных драйверов в 2-4раза больше, чем у низкопроизводительных. Надежность электронных компонентов драйвера тоже возрастает с понижением рабочей температуры, из-за этого величина наработки на отказ также будет большей у высокопроизводительных драйверов.