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Problemas de energía de la lámpara LED desafiante
El artículo habla sobre las características de potencia de las lámparas y módulos LED. Se consideran los problemas y las características de los dispositivos de suministro de energía y el control de tales lámparas.
La iluminación LED está invadiendo rápidamente nuestra vida, tratando de desplazar las lámparas fluorescentes de bajo consumo que ya se han vuelto familiares. Hasta ahora esto no tiene mucho éxito. Baja potencia, foco de luz estrecho, alto brillo y el efecto cegador de los LED no permite crear una iluminación cómoda en los apartamentos. Pero todas estas son "enfermedades infantiles" de nuevas fuentes que serán superadas en el futuro cercano. Y aqui Problema de alimentación de la lámpara LED merece más atención.
Recordemos que LED es un dispositivo con el principio actual de generación de luz.. La conversión directa de corriente eléctrica en luz se debe a la recombinación de cargas en la zona de transición de semiconductores. Si la eficiencia de la conversión de cargas en luz fuera cercana al 100%, esto eliminaría una serie de problemas técnicos y tecnológicos serios que enfrentan los fabricantes bombillas led de alta potencia hoy
Por supuesto, en comparación con la eficiencia de las lámparas incandescentes, que no alcanzan el 3%, y las lámparas fluorescentes, en las que la eficiencia apenas alcanza el 9%, los LED con su 22% son líderes indiscutibles entre las fuentes de luz. Sin embargo, 8 de cada 10 vatios de energía eléctrica suministrada al cristal emisor se convierte en calor. Y es difícil desviarlo, porque El silicio es un material pobre del disipador de calor.
En resumen, los LED no toleran altas temperaturas y responden a los mismos dispositivos: deshabilitan los LED y aceleran los procesos de difusión en semiconductores. Idealmente, a temperaturas criogénicas, la vida útil del LED es ilimitada. Pero a 100 grados, él, en el mejor de los casos, tiene 50,000 horas.
Por lo tanto, esos tiempos "dorados" han pasado cuando un indicador LED de baja potencia podría encenderse a través de una resistencia limitadora y olvidarse de su existencia. Con un aumento en la eficiencia y la potencia de los LED, es necesario equilibrarse en el límite inestable de las corrientes y temperaturas extremadamente altas.
Las primeras lámparas LED (SL) tenían un diseño de fuente de alimentación simple: un condensador limitador de corriente, un rectificador y luego una cadena secuencial de diodos emisores. Además, tenían pulsaciones significativas del flujo de luz debido a la baja inercia de los LED. Dichas lámparas se han utilizado para iluminar salas de servicios públicos, huecos de escaleras y placas de matrícula.
Pero eran completamente inadecuados para iluminar locales residenciales. En primer lugar, a través de las características insatisfactorias del flujo de luz pulsante. El advenimiento de los LED de alta potencia y los módulos LED con una potencia de hasta 50 e incluso 100 W ha requerido el desarrollo de Fuentes de alimentación especializadas para su funcionamiento normal..
Solicitud estabilizadores lineales de corriente para alimentar lámparas LED Resultó ser aceptable solo para corrientes de hasta 1A. A pesar del amplio rango y los parámetros de salida de precisión, los microcircuitos tuvieron grandes pérdidas de calor, requirieron el uso de radiadores y no pudieron usarse en lámparas LED de alta potencia. Hoy en día, los LED y módulos individuales tienen estabilizadores integrados integrados, pero dichos módulos se utilizan principalmente cuando funcionan con baterías recargables.
La salida se encontró en el camino de la aplicación. fuentes de alimentación conmutadas para lámparas LED. De hecho, estos son semiconductores balastos de lámparas fluorescentes compactasoptimizado para alimentar lámparas LED.La ventaja de los dispositivos de pulso es la capacidad de trabajar desde el voltaje de la red eléctrica (220 V), alta eficiencia, facilidad de control de corriente de estabilización.
Las desventajas incluyen el alto precio, la entrada de corriente de entrada y la corriente de salida de ondulación, lo que reduce la vida útil de los LED. Con alguna complicación de estos dispositivos, llamada "Controladores LED", la interferencia de la red se suprime efectivamente. Dichos controladores están disponibles en diseño integrado por muchas compañías.
Un ejemplo es la serie LM de controladores reductores e impulso con modulación de ancho de pulso de National Semiconductor. Desafortunadamente, el voltaje de entrada de los microcircuitos no es más de 100 V, lo que hace que sea difícil conectarlos directamente a la red de 220 V. Por lo tanto, para lámparas LED para voltaje de red, los controladores fabricados con elementos discretos todavía se utilizan.
Una amplia gama de controladores para instalación en interiores y exteriores ofrece a la empresa de Taiwan Mean Well Enterprises. Sus convertidores de CA / CC cubren el rango de potencia de 20 a 300 vatios. El voltaje de entrada puede variar de 90 a 264V, hay protección contra sobretensiones, cortocircuitos, corrección del factor de potencia de entrada.
Incluso los dispositivos más complejos tienen conductores con la capacidad de controlar el brillo de las lámparas LED o gestión del color cuando se utilizan módulos LED como carga con LED RGB tricolores.
Para la gestión del color, se utilizan controladores especializados con 4 o 6 salidas, memoria de programa o entradas de control desde dispositivos externos. Dichos controladores le permiten obtener una gama a todo color, pero además complican el equipo de suministro de energía de tales lámparas.
Control de brillo LED En el caso de utilizar dispositivos pulsados con una amplia gama de voltajes de entrada, crea dificultades considerables. Circuitos atenuadores tradicionales En este caso no funciona. Es necesario ajustar los parámetros de las etapas de salida del controlador, lo que está lejos de ser simple y nuevamente complica la fuente de alimentación de tales fuentes de luz.
El resultado es una situación paradójica: para alimentar y controlar solo una unión de semiconductores que emite luz, es necesario utilizar dispositivos complejos y costosos que contengan miles o incluso decenas de miles de estructuras de semiconductores. Dada la variedad de tipos y aplicaciones de LED, hoy en día, seleccione un dispositivo de alimentación para tira llevada y lámparas con las propiedades y parámetros deseados es una dificultad seria.
Se observa un mayor desarrollo de las fuentes de alimentación y el control en la creación de controladores flexibles, universales y programables que contienen un procesador central bastante potente. El "flejado" externo de los chips les permitirá ser utilizados directamente para alimentar las lámparas desde la red e interactuar con dispositivos de control externos. La base elemental necesaria existe hoy. Detente solo para un diseño exitoso.
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