1, Analoginis pritemdymas: klasikinis srovės valdymo kelias
(1) Fizinis nuolatinės srovės pritemdymo pagrindas
Kaip puslaidininkinis įtaisas, šviesos diodo šviesos intensyvumas yra maždaug tiesiškai susijęs su tiesiogine srove. DC pritemdymas leidžia valdyti ryškumą reguliuojant važiavimo srovę. Pavyzdžiui, sumažinus vardinę šviesos diodo srovę nuo 350 mA iki 175 mA, šviesos intensyvumas gali būti sumažintas 50%. Šio pritemdymo metodo esmė slypi nuolatinės srovės pavaros grandinės konstrukcijoje, kuri turi užtikrinti šviesos diodo voltų amperų charakteristikų stabilumą srovės reguliavimo proceso metu.
Praktikoje nuolatinės srovės pritemdymas susiduria su dviem pagrindinėmis techninėmis kliūtimis:
Spalvos temperatūros poslinkio problema: baltas šviesos diodas naudoja mėlynos šviesos lustą, kad sužadintų geltonus fluorescencinius miltelius. Kai srovė mažėja, mėlynos šviesos komponentas santykinai padidėja, todėl spalvos temperatūra pasislenka į šiltesnes spalvas. Eksperimentiniai duomenys rodo, kad kai srovė sumažėja nuo 350 mA iki 100 mA, spalvos temperatūra gali sumažėti nuo 6500K iki 5000K, o tai turi įtakos spalvų atkūrimui.
Pastovios srovės šaltinio stabilumo iššūkis: LED įtampos amperų charakteristikos labai skiriasi priklausomai nuo temperatūros. Kambario temperatūroje 3,3 V įtampa atitinka 20 mA srovę, o esant 85 laipsniams, srovė gali padidėti iki 35–37 mA. Ši netiesinė charakteristika reikalauja, kad tvarkyklės grandinė turėtų plačią įtampos įvesties galimybę, kuriai paprastai reikalingas platus 10–30 V nuolatinės srovės šaltinis.
(2) Tiristorių pritemdymo technologinė raida
Kaip pasenusi kaitinamųjų lempų eros technologija, tiristoriaus pritemdymas leidžia reguliuoti ryškumą per kintamosios srovės fazę. Jo veikimo principas yra supjaustyti įvesties įtampos bangos formą į nepilnas sinusines bangas ir pakeisti efektyvią vertę reguliuojant laidumo kampą. Pavyzdžiui, 50 % laidumo kampas gali sumažinti efektyviąją įtampą iki 110 V ir taip sumažinti galią.
Taikant šią technologiją LED apšvietimui, yra trys pagrindiniai trūkumai:
Suderinamumo barjeras: tradiciniai tiristorių reguliatoriai yra skirti atsparioms apkrovoms, o dėl LED lempučių talpinių charakteristikų reguliatorius gali lengvai suveikti netinkamai. Eksperimentai parodė, kad kai nepritaikytas reguliatorius yra suporuotas su LED tvarkykle, mirgėjimo dažnis gali siekti 50 Hz, o tai aiškiai suvokia žmogaus akis.
Galios koeficiento pablogėjimas: valdomas silicio pritemdymas sumažina LED tvarkyklių galios koeficientą nuo 0,95 iki mažiau nei 0,6, padidindamas reaktyviosios galios nuostolius elektros tinkle.
Elektromagnetinių trukdžių problema: dėl didelio{0}}laipsnio harmonikų, susidarančių pjaustymo proceso metu, EMI gali viršyti standartą, todėl reikia papildomų filtravimo grandinių.
2, Skaitmeninis pritemdymas: modernus aukšto dažnio valdymo sprendimas
(1) Techniniai PWM pritemdymo pranašumai
Impulso pločio moduliacija (PWM) ryškumą reguliuoja naudojant aukšto{0}}dažnio jungiklio valdymą, o pagrindinis jo mechanizmas yra paversti varomąją srovę impulsų seka. Pavyzdžiui, esant 200 Hz dažniui, 50 % darbo ciklas reiškia, kad šviesos diodas įsižiebia 5 ms ir užgęsta 5 ms esant vardinei srovei, kurią žmogaus akis suvokia kaip nuolatinį šviesos spinduliavimą.
Ši technologija turi keturis svarbius privalumus:
Chromatografinis stabilumas: LED visada persijungia iš visos srovės į nulinę srovę, kad būtų išvengta spalvos temperatūros poslinkio. Bandymas rodo, kad spalvos temperatūros svyravimai esant PWM pritemdymui yra mažesni nei ± 50K.
Pritemdymo tikslumas: gali pasiekti tikslią 0,1 % kontrolę, atitinkančią specialių scenų, tokių kaip muziejai ir operacinės, poreikius.
Šilumos išsklaidymo optimizavimas: Impulsinis darbo režimas sumažina vidutinės šviesos diodo temperatūros kilimą 15%, pailgindamas įrenginio tarnavimo laiką.
Skaitmeninio integravimo galimybė: jis gali sklandžiai integruotis su tokiais protokolais kaip DALI ir DMX512, kad būtų galima integruoti išmanią valdymo sistemą.
(2) PWM pritemdymo techninis iššūkis
Dažnio pasirinkimo prieštaravimas: kai dažnis yra mažesnis nei 100 Hz, žmogaus akis gali matyti mirgėjimą, o kai jis didesnis nei 20 kHz, tai gali sukelti kaukimą garso diapazone. Praktinėje inžinerijoje 200–500 Hz dažnių juosta dažnai naudojama siekiant subalansuoti regėjimo komfortą ir elektromagnetinį suderinamumą.
Vairuotojo konstrukcijos sudėtingumas: reikalingi didelės spartos perjungimo komponentai (pvz., MOSFET), todėl padidėja grandinės sąnaudos. Pavyzdžiui, naudojant LYTSswitch-7 IC tvarkyklę galima pasiekti 200 kHz perjungimo dažnį, tačiau kaina yra 30% didesnė nei tradicinių sprendimų.
3, Hibridinis pritemdymas: naujoviška technologinės integracijos kryptis
(1) Kombinuotas 0–10 V ir PWM valdymas
0-10 V pritemdymas reguliuoja tvarkyklės išvestį per žemos-įtampos valdymo signalus, o PWM pasiekia galutinį ryškumo valdymą. Pavyzdžiui, komercinė apšvietimo sistema naudoja 0–10 V signalą tiksliniam ryškumui nustatyti, o PWM grandinė paverčia šią komandą į impulsų seką su reguliuojamu darbo ciklu. Ši schema išlaiko paprastą analoginio pritemdymo laidų pranašumą, kartu turi ir didelio tikslumo skaitmeninio pritemdymo charakteristikas.
(2) Sumanus DALI protokolo integravimas
DALI (skaitmeninė adresuojama apšvietimo sąsaja), kaip IEC 62386 standartas, palaiko nepriklausomą 64 įrenginių adresavimą ir 16 scenos nustatymų. Jo veikimo principas yra perduoti valdymo instrukcijas per dviejų linijų magistralę, o kiekviename įrenginyje yra įmontuotas -mikroprocesorius PWM parametrams analizuoti. Praktikoje vienas DALI valdiklis gali valdyti 40–50 LED linijinių šviesų, todėl pasiekiamas sugrupuotas pritemdymo ir būsenos grįžtamasis ryšys.
4, Techninė atranka inžinerinėje praktikoje
(1) Taikymas scenarijus pagrįstas technologijos suderinimas
Komercinis apšvietimas: pirmenybė turėtų būti teikiama DALI arba DMX512 protokolams, palaikantiems scenos išankstinį nustatymą ir nuotolinio valdymo pultą. Pavyzdžiui, tam tikrame prekybos centre naudojama DALI sistema, kad būtų automatiškai perjungiamas rytinis ir vakarinis ryškumas ir sutaupoma 35 % energijos-.
Namų apšvietimas: 0-10 V arba belaidis pritemdymas (pvz., „Zigbee“) yra ekonomiškesnis. Bandymai parodė, kad Zigbee pritemdymo moduliai gali sumažinti diegimo išlaidas 40% ir palaikyti mobiliųjų programėlių valdymą.
Pramoninis apšvietimas: PWM pritemdymas kartu su šviesos jutikliais, kad būtų galima automatiškai reguliuoti pagal natūralų šviesos intensyvumą. Gamyklos pritaikymo atvejis rodo, kad šis sprendimas gali sumažinti apšvietimo energijos sąnaudas 52%.
(2) Technologiniai laimėjimai vairuotojų IC
LYTSswitch-7 serijos IC iš Power Integrations sumažina EMI iki žemiau CISPR 15 standarto dėl kritinio laidumo režimo ir šaltinio šilumos išsklaidymo dizaino. Šis įrenginys palaiko plačią 90–305 V įtampos įvestį, kurio efektyvumas yra 86 %, kai išėjimo galia yra 22 W, ir apima apsaugos nuo viršįtampio, viršsrovių ir perkaitimo funkcijas. Praktikoje LED tvarkyklės, naudojantys šį IC, yra suderinamos su 98% parduodamų tiristorių reguliatorių, todėl išsprendžiamos suderinamumo problemos.
