Richtige Auswahlmethode und Gerätekonfiguration der LED-Beleuchtung für die Stromversorgung

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Dank LED-Energieeinsparungen, langer Lebensdauer, Langlebigkeit und flexiblem Design ersetzen LEDs in der Innen- und Außenbeleuchtung schnell Glühlampen und Leuchtstofflampen. Aber die Wahl der richtigen LED ist nur ein Teil der Designgleichung. Um die Effizienz, Haltbarkeit und Langlebigkeit Ihres Halbleiter-Lichtdesigns zu erreichen, müssen Sie die richtige Stromquelle auswählen, um die Anforderungen Ihrer Anwendung an die von Ihnen verwendeten LEDs anzupassen. Dieser Artikel bietet Ihnen einige nützliche Vorschläge für die Auswahl eines Netzteils.

Verwandte Hintergrundeinführung

Sobald die Stromversorgungsspannung der LED gleich oder größer als der Vorwärtsspannungsabfall der Diode ist (typischerweise im 2-3 V-Bereich), beginnt die LED, Licht zu erzeugen. Der Strom, der für die volle Helligkeit benötigt wird, variiert von Gerät zu Gerät, beträgt aber typischerweise 350 mA für eine 1-W-LED (normalerweise die kleinste Größe in Beleuchtungsanwendungen). Im Gegensatz zu Glühlampen sind LEDs nichtlineare Geräte. Dies bedeutet, dass, sobald die Versorgungsspannung die Durchlassspannung der Diode übersteigt, der Durchgangsstrom exponentiell mit der Versorgungsspannung ansteigt. Ohne irgendeine Form der Stromregulierung werden LED-Chips zu teuren, monostabilen Blitzlampen.

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Um dies zu verhindern, muss das Netzteil die richtige Spannung mit dem richtigen Strom liefern. Am einfachsten wählen Sie ein Netzteil mit einer Ausgangsspannung, die größer ist als die Durchlassspannung der ausgewählten LED, und verwenden Sie einen Strombegrenzungswiderstand, um den Strom auf das vom Hersteller angegebene Maximum zu begrenzen. Ein Nachteil dieses Ansatzes besteht darin, dass einer der Hauptvorteile der LED-Beleuchtung darin besteht, dass der hohe Wirkungsgrad durch die von der Strombegrenzungsvorrichtung abgegebene Leistung beeinflusst wird.

Ein weiteres Problem bei diesem Ansatz besteht darin, dass die LED-Sperrschichttemperatur die Durchlassspannung beeinflusst. Da die Ausgangsspannung der Stromversorgung fest ist, bedeutet dies wiederum, dass sich der Strom ändert, wenn sich die Spannung an der Strombegrenzungsvorrichtung ändert. Der variierende Strom beeinflusst die emittierte Lichtmenge und reduziert die Zuverlässigkeit der LED. Der beste Weg ist, die LED mit einer Konstantstromquelle zu betreiben. Auf diese Weise kann der Strom auf das vom LED-Hersteller spezifizierte Maximum für maximale Effizienz und Zuverlässigkeit eingestellt werden oder um die erforderliche präzise Helligkeit zu erreichen und die Auswirkungen der Sperrschichttemperatur zu beseitigen, wenn sich die LED- oder Umgebungstemperatur ändert.

Ein Vorteil der Verwendung von LEDs in Beleuchtungsanwendungen ist die Leichtigkeit der Änderung der Helligkeit. Dies kann durch Ändern des Stroms durch die LED erfolgen, aber das Betreiben der LED unter ihrem maximalen Strom verringert die Effizienz und kann zu einer leichten Farbänderung führen. Daher ist es ein besserer Ansatz, den Strom zwischen Null und Maximum zu pulsen, um das durchschnittlich emittierte Licht zu ändern. Solange dies mit einer Frequenz gemacht wird, die hoch genug ist, um zu vermeiden, dass der Puls vom menschlichen Auge als Blitz wahrgenommen wird, ist dies der beste Weg, um eine Dimmung zu erreichen. Der Stromimpuls wird normalerweise mit einer festen Frequenz gemessen, und das Verhältnis von Null- zu Vollstrom ändert sich. Dies ist das Pulsbreitenmodulations- (PWM) -Verfahren.

Wählen Sie Energie

Die Art der Stromquelle, die für die Beleuchtungsanwendung ausgewählt wird, basiert auf mehreren Faktoren. Betrachten Sie zunächst die Umgebung, in der die Anwendung ausgeführt wird. Ist die Anwendung drinnen oder draußen? Muss das Netzteil wasserdicht sein oder eine spezielle IP-Schutzart erfordern? Kann das Netzteil Konduktionskühlung verwenden oder nur Konvektionskühlung verwenden?

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Definieren Sie als Nächstes die gesamten Leistungsanforderungen. Eine einzelne Leuchte benötigt möglicherweise nur ein kleines Netzteil, ein komplexes System kann jedoch Hunderte von Watt benötigen. Brauchen Sie auch andere Funktionen? Zum Beispiel muss die Stromversorgung in einem einfachen Konstantspannungsmodus oder Konstantstrommodus arbeiten, und erfordert die Anwendung ein Dimmen?

Vorschriften und Vorschriften sind wichtig

Nun, jetzt ist es an der Zeit, die Vorschriften zu prüfen. Muss das gesamte System in einem bestimmten Oberschwingungsbereich arbeiten? Müssen die Sicherheitsstandards für Beleuchtung erfüllt werden, oder reicht die ITE-Stromversorgung aus? Und wie kann in diesem Zeitalter der Energiesensitivität die Stromversorgung effektiv lokale oder regionale Standards erfüllen?

Ebenso wichtig sind in einigen lokalen Regierungsbehörden Rabatte oder andere Subventionen für Produkte, die spezifische Effizienz- und Leistungsfaktorkorrekturniveaus erfüllen. Werden Produkte an diesen Standorten verkauft? Auch hier ist es wichtig zu wissen, ob Ihre Designkriterien die Anforderungen erfüllen, einschließlich der Anforderungen an den Stromverbrauch beim Ausschalten des Geräts.

Sicherheitsnorm

Es gibt verschiedene Standards für Beleuchtungssysteme. International deckt Teil 1 der IEC 61347 die allgemeinen Sicherheitsanforderungen für Leuchtensteuergeräte ab und Abschnitt 13 (2) von Teil 2 gilt für Netzteile von LED-Modulen. Die Vereinigten Staaten haben UL8750, und Europa hat EN61347, die alle im IEC-Format benannt sind.

Oberwellenstrom

Beleuchtungsanwendungen erfordern typischerweise Oberschwingungsstromemissionen, um die Anforderungen von EN61000-3-2 zu erfüllen, während die Beleuchtungskategorie Klasse C ist. In dieser Kategorie gibt es eine Reihe von Grenzwerten für eine aktive Eingangsleistung über 25 W und eine andere für 25 W und darunter . Diese Norm erwähnt jedoch nur Entladungslampen von 25 W und weniger.

Um die 25W-Grenze zu erreichen, ist in der Regel eine Leistungsfaktorkorrektur erforderlich, und da die Grenze als Prozentsatz der Stromstärke und nicht als absoluter Wert berechnet wird, ist es am besten, ein Netzteil speziell für Beleuchtungsanwendungen anstelle eines ITE-Netzteils zu verwenden. Solange jedoch die Beleuchtungslast über 40-50% der Volllastleistung liegt, kann die ITE-Stromversorgung ihre Grenze erreichen.