go-to-topgo-to-top

Главная Статьи Питание светодиодов
Питание светодиодов PDF  

 

1247001985На сегодняшний день не вызывает никаких сомнений целесообразность использования светодиодов в фонарях, вело фарах, автомобильных фонарях и устройствах местного освещения. В последнее время мощность и светоотдача светодиодов продолжает увеличиваться, при этом цена на них становятся с каждым днём всё ниже.

Всё больше появляется источников освещения, в которых вместо стандартной лампы накаливания используются светодиоды белого свечения, и Вы без труда сможете повсеместно купить их. Светодиодная продукция китайского производства широко представлена во всех магазинах и рынках. Однако качество этой продукции, как всегда, оставляет желать лучшего.

Это является тем стимулом, который заставляет нас задуматься о модернизации доступных по цене светодиодных источников освещения. Кроме того, давно пока заменить лампы накаливания светодиодными лампами в уличных фонарях, сохранившихся с советских времён.

Известно, что светодиод обладает нелинейной вольтамперной характеристикой, на начальном участке которой наблюдается характерная «пятка». Мы можем убедиться, что светодиод начинает светиться, если на него подано напряжение больше 2,7 В. Яркость излучения в процессе эксплуатации такого осветительного элемента может изменяться в широких пределах, так как постепенно уменьшается напряжение питающей его гальванической или аккумуляторной батареи.

Чтобы предотвратить такую ситуацию, светодиод должен подпитываться стабилизированным током с номинальными характеристиками для данного типа светодиода. Принято считать, что для стандартных 5миллиметровых светодиодов среднее значение этого показателя составляет 20 мАмпер. По этой причине следует использовать электронные стабилизаторы тока, ограничивающие и стабилизирующие протекающий через светодиод ток.

Зачастую приходится подключать светодиод к одному или двум элементам питания с напряжением 1,2 – 2,5 Вольт. Преобразователи напряжения помогут эффективно выполнить эту задачу. Дело в том, что каждый светодиод является токовым прибором, поэтому в отношении энергоэффективности прямое управление протекающим через него током оказывается очень выгодным. При этом нивелируются потери на токоограничительном (балластном) резисторе.

Один из наилучших вариантов питания светодиодов разного типа с использованием автономных источников тока, напряжение которых не превышает 1-5 вольт, заключается в применении специализированной микросхемы фирмы ZETEX под названием ZXSC300.

Микросхема ZXSC300 является индуктивным (импульсным) повышающим преобразователем типа DC-DC, в основе работы которого лежит частотно-импульсная модуляция. Работа преобразователя построена на традиционном принципе. Используя данный подход в течение определённого промежутка времени, транзистор открывается за счёт тока, поступающего с генератора через драйвер, и значение силы тока через дроссель увеличивается по линейному закону. Этот процесс продолжается до тех пор, пока на низкоомном резисторе, играющем роль датчика тока, напряжение ни достигнет значения в 19 мВ. Этого значения напряжения оказывается достаточно, чтобы переключить компаратор. При этом на второй вход компаратора подаётся небольшое эталонное напряжение с делителя.

Итоговое значение напряжения с компаратора передаётся на генератор, в итоге силовой ключ закрывается, а энергия, накопленная в этом дросселе, поступает в соответствующий светодиод. Далее процесс происходит повторно. Таким образом, источник питания отсылает в светодиод ограниченные порции энергии, преобразуемые им в световую энергию.

Для управления энергией используется частотно-импульсный модулятор ЧИМ (Pulse Frequency Modulation). Принцип работы модулятора ЧИМ состоит в том, что он изменяет частоту, сохраняя фиксированное значение длительности импульса и паузы как для открытого (On-Time) и для закрытого (Off-Time) состояния ключа. В рассматриваемом случае мы оставляем без изменения время Off-Time, то есть время прохождения импульса, в течение которого внешний транзистор пребывает в закрытом состоянии. Для контроллера ZXSC300 Toff это время находится на уровне 1,7 мкс. Этот временной промежуток используется, чтобы передать накопленную энергию из дросселя в светодиод. Величина токоизмерительного резистора, входное напряжение, а также разница между входным и выходным напряжением влияют на длительность импульса. При этом энергия, накапливаемая в дросселе, также зависит от этого значения.

Оптимальное значение полного периода Т, состоящего из времени для открытого и закрытого состояния ключа, соответствует 5мкс (Toff +Ton). Значение соответствующей рабочей частоты составляет F=1/5мкс =200 кГц.