LED Aydinlatma Çözümleri

LED aydınlatma, enerji verimliliği ve yenilikçi aydınlatma tasarımı için birçok fırsat sunuyor, ancak bu fırsatları kaçırmamak için bir diyottan fazlası gerekir. LED aydınlatma, düşük güç kayıpları ve uzun cihaz ömürlü görsel olarak çarpıcı ürünler vaat eder, ama sonuçta bu hedeflere ulaşmak için bir LED yeterli değildir; bu vaat üzerine tüm devre ortaya çıkmalıdır. Kısa ömürlü uygulamalarda, düşük-akım LED'lere bir direnç ile kolayca ön-gerilim verilebilir; ancak yüksek güvenilirlik, uzun bir ömür, yüksek verimlilik, ya da iyi ışık kalitesi gerektiren uygulamalarda, diyota enerji vermek ve izlemek için daha iyi yollar vardır. Bir sabit akım kaynağı olarak davranan bir güç kaynağı, cihaz güvenilirliğini ve daha iyi bir müşteri deneyimini sağlamak için, yüksek parlaklıklı LED'lerde değişken yapıyı telafi edebilir. Bu uygulamalardan gelen talep daha yetenekli LED sürücü çözümleri oluşturuyor: PWM denetleyicileri, entegre sabit akım regülatörleri, ve LED uygulamalarına özgü ihtiyaçları yönetme yeteneğine sahip anahtarlama- modlu güç kaynakları. Microchip MCP19114 bu endişelerin çoğunu gidermek için tasarlanmıştır, ve tüketiciler tarafından istenen görsel olarak çekici, özgün ve yenilikçi ürünleri ortaya çıkarabilir.

Tutarlılık ve kalite

Ne yazık ki, LED üretimi, ileri gerilim (belirli bir gerilimde cihaz akımı), ışık akısı (sabit akımda ışık çıkışı) ve renklilik (renk kalitesi) için geniş bir varyasyon sağlar. LED üreticileri homojen bir ürün temin etmek üzere, kendi ürününü sıralamak (gruplama) için büyük çaba sarf eder. Eğer düzgün eşleşmemiş ise, yan yana yerleştirilmiş LED'ler aynı akımda gözle görülür farklı çıktılar üretebilir. Birçok durumda, sonuçlar görsel olarak rahatsız edici olabilir. İyi bir LED gruplamasının her zaman istendiği durumda, iyi tasarlanmış bir güç kaynağı da LED üretim sürecinde sınırlamaları telafi edebilir.

Sonuçta, devrenin amacı belirli bir ışık çıkışı sunmaktır. Bir LED aracılığıyla ışık çıkışı, LED üzerinden geçen akım ile doğru orantılı değildir; LED akımı, ileri gerilim ile doğru orantılı değildir; LED ileri gerilimi sıcaklık ile doğru orantılı değildir; ve tüm bu ilişkiler cihazın ömrü boyunca değişir. Tutarlı ışık çıkışı ve iyi renk kalitesini sunan bir devre tasarımı göz ardı edilebilecek bir şey değildir. Bu sorun, birden çok LED'in birbirlerine göre denetlenmesi gereken renk karıştırma uygulamalarında, daha da karmaşıktır. Etkili bir güç kaynağının çıkış akımlarını doğru olarak düzenleyebilmesi ve bir PWM sinyali ile aydınlatmayı seçici olarak azaltabilmesi gerekir. İyi bir çalışma sağlamak için, zaman ve sıcaklık üzerinden giriş ve yükteki değişiklikleri telafi etmesi gerekir. MCP19114, 8-bitlik bir mikro denetleyici, bir A / D çevirici ve çok genel amaçlı I / O pimlerinden oluşur. Bunlar, önemli performans parametrelerini izlemek ve ayarlamak için, cihaz yazılımında programlanabilir. Örneğin; eğer ışık çıkışı sıcaklığın bilinen bir fonksiyonu ise ve LED sıcaklığı uzaktan bir termistör üzerinden A / D dönüştürücüsü ile okunur ise, denetleyici sıcaklık ölçümünü telafi etmek ve sürekli ışık çıkışını korumak için akımı düşürebilir veya kaynak çıkışını ayarlayabilir. Bu, güç kaynağı denetleyicileri arasında nadir bir özellik ve basit bir anahtarlama regülatörünün yeteneğinin ötesindedir.

Güvenilirlik ve kullanım ömrü

LED ışık kaynaklarının, bazen 100.000 saat kadar uzun süre verilen son derece uzun çalışma ömürleri vardır (uygun akımlar ve sıcaklıklarda çalıştırıldığında). Bu iki olası sorunu getirir: Sürücü devresi LED kadar uzun ömürlü olmalıdır ve sürücü devresi LED'in çalışmasını kabul edilebilir koşullarda tutmalıdır. İyi tasarlanmış güç kaynağı devresi her ikisini de yapabilir.

LED'lere aşırı yüklenildiği zaman (üretici tarafından tavsiye edilen maksimum akımın aşılması), birden çok olumsuz etkilerden zarar görürler. Cihazın ışık verimliliği, giriş gücü birimi başına daha az ışık verecek şekilde düşer; renk sıcaklığı ve kromatikliğinin ikisi de değişir; ve cihazın ömrü azalır. Daha yüksek akımlardan dolayı, toplam ışık çıkışı aslında akım arttıkça düşebilir. Aşırı durumlarda, LED içinde elektron göçü veya bağlı tellerin erimesi, erken cihaz arızalarına neden olabilir.

Aşırı ısı cihazın ömrünü de azaltır. İlk olarak, azalan ışık çıkışı ve düşük ışık verimliliği açığa çıkacak, sonunda cihaz arızasına yol açacaktır. Bazı LED'ler 100 °C gibi yüksek sıcaklıkta çalışma kapasitesine sahiptir, ancak tümü diyotun kapatılması gerektiği bir sıcaklık sınırına sahiptir. Bunun bir sonucu olarak, yüksek parlaklıklı LED'ler, en kötü durumlu çalışma koşullarına göre boyutlandırılmış soğutucu ile, soğutucuların üzerine genellikle monte edilmiştir. Bu sorunu çözmek için başka yollar vardır. Bir akıllı LED sürücü, bir termistör veya sıcaklık sensörü ile LED sıcaklığını ölçebilir, ve ardından çıkış buna göre ayarlanabilir. Microchip MCP19114 ve MCP19115 dijital olarak geliştirilmiş güç analog denetleyicileri, LED sıcaklık değişikliklerini izlemek için kullanılabilen bir A / D dönüştürücü ile tamamlanır. Uygulamaya bağlı olarak, denetleyici eğer aşırı ısınmaya başlarsa LED ışık ayarı için programlanabilir. Aşırı sıcaklıklarda, denetleyici hasarı önlemek için uygulamayı kapatarak da cevap verebilir. Hem eşik hem de istenilen cevap, cihaz yazılımında yapılandırılabilir. Bazı durumlarda bu, aşırı koşullarda LED sıcaklığını düzenleme yeteneğine sahip güç kaynağı bilgisi ile güvence altına alınan daha küçük soğutuculara izin verebilir. Son olarak, denetleyicinin kendisi de, güç kaynağı ve yükü koruyan yerleşik bir sıcaklık kapamaya sahiptir. Bu kendini koruma özellikleri, hem LED'ler hem de sürücü devresinin amaçlanan ürün ömrü boyunca çalışmasını sağlayarak, son uygulamayı çok daha güvenilir yapar.

Arıza tespiti ve arıza raporlama, güç kaynağı uygulamaları ve akıllı bir güç kaynağı çözümünde artan bir şekilde istenmektedir, örneğin MCP19114, bu gereksinimleri destekleyebilir. LED aydınlatma uygulamalarında bu, LED arızaları veya performans düşüşüne karşılık gelebilen LED dizesindeki açık devreleri, kısa devre veya ileri gerilim kaymalarını tanımlamayı içerebilir. Bütünleşik I2C arayüzünü kullanarak, MCP19114 denetleyicisi, mevcut ve gelecekteki sorunları tespit ederek, LED güç kaynağından sisteme gelen bu verileri bildirebilir. Yüksek güvenilirlikli veya güvenlik açısından kritik sistemde, bu değerli bir bilgi olabilir. Sistem sürekli olarak devre performansını izlemek için yapılandırılabilir veya istendiğinde tanısal denetimleri çalıştırabilir. Yine, örneğin MCP19114 gibi çok yönlü bir denetleyici, bir iletişim arabirimi olmayan bir denetleyicinin kendi performans ölçümlerini bildiremeyeceği durumda, daha güçlü bir aydınlatma sisteminin oluşturulmasını sağlayabilir.

Verimlilik

Genellikle, tüketiciler enerji tasarrufunda kademeli geri ödemeli aydınlatma değişimlerinin yüksek başlangıç maliyetini dengelemeye önem veriyor. Benzer şekilde, tüketici elektroniği ve otomotiv modülleri gibi taşınabilir ve gömülü uygulamaların, sistemdeki mevcut sınırlı gücü optimal olarak kullanmaları gerekir. Bu sadece yüksek verimli güç kaynağı ile mümkündür. Müşteri, güç dönüşümünde veya LED bağlantısında gücün boşa harcanıp harcanmadığını ne bilir ne de umursar, ama onlar elektrik faturası, bataryanın ömrü ve yakıt tasarrufunu önemser. Bir LED bağlantısının yüksek dönüşüm verimliliğinden tam olarak yararlanmak için, bu ışığa verimli bir güç kaynağı tarafından ön-gerilim verilmelidir.

MCP19114, boost, SEPIC, Ćuk ve Flyback topolojilerini destekler. İstenilen topoloji, yapılandırılabilir eğim dengelemesi, hassas seçilebilir ölü-zaman ve boşluk zamanı birbirine uydurmak için çok esnek dengeleme seçimi sağlar. Cihaz yazılımı, sabit frekans ve yarı-rezonanslı işlem arasında seçme seçenekleri ile, anahtarlama frekansını ayarlamak için programlanabilir. En önemlisi, bunların hepsi MCP19114 uygulama yazılımında ayarlanabilirdir. Tek bir devre tasarımı, bileşenler veya düzen değişiklikleri olmaksızın, güç kaynağı tasarımının, farklı son ürünler arasında yeniden kullanımını sağlayarak, bir dizi farklı LED yüklerini karşılamak için yeniden programlanabilir. Buna ek olarak, yazılım, geliştirme risklerini azaltan kart düzeni veya bileşen değişiklikleri gerektirmeyen beklenmedik sorunları karşılamak için tasarım döngüsünün son haliyle güncellenebilir.

Yüksek parlaklıklı LED'ler yüksek ön maliyetler ile gelir. Cihazın aydınlatma ve uzun ömür kalitesi, sadece yüksek kaliteli bir LED sürücü çözümü ile, fiyatını haklı gösterebilir. MCP19114 gibi sağlam, çok yönlü LED sürücü çözümleri, tüketiciye yüksek parlaklıklı LED'lerin tam faydasını sunmak için gereklidir.