Desafiando os problemas de energia da lâmpada LED

O artigo fala sobre os recursos de energia das lâmpadas e módulos de LED. Problemas e características dos dispositivos de fonte de alimentação e controle de tais lâmpadas são considerados.

A iluminação LED está invadindo rapidamente nossa vida, tentando substituir lâmpadas fluorescentes com eficiência de energia que já se tornaram familiares. Até agora, isso não é muito bem sucedido. Baixa potência, foco de luz estreito, alto brilho e o efeito ofuscante dos LEDs não permite criar uma iluminação confortável nos apartamentos. Mas todas essas são “doenças da infância” de novas fontes que serão superadas no futuro próximo. E aqui Problema de energia da lâmpada LED merece mais atenção.

Lembre-se que LED é um dispositivo com o princípio atual de geração de luz. A conversão direta de corrente elétrica em luz é devida à recombinação de cargas na zona de transição de semicondutores. Se a eficiência da conversão de cargas em luz fosse próxima de 100%, isso removeria vários problemas técnicos e tecnológicos sérios que os fabricantes enfrentam lâmpadas led de alta potência hoje.

Obviamente, comparados com a eficiência das lâmpadas incandescentes, que não atingem 3%, e as lâmpadas fluorescentes, nas quais a eficiência mal atinge 9%, os LEDs com 22% são líderes indiscutíveis entre as fontes de luz. No entanto, 8 em cada 10 watts de energia elétrica fornecida ao cristal emissor são convertidos em calor. E é difícil desviá-lo, porque o silício é um material inadequado para dissipadores de calor.

Em resumo, os LEDs não toleram altas temperaturas e respondem aos mesmos dispositivos: desativam os LEDs, acelerando os processos de difusão em semicondutores. Idealmente, a temperaturas criogênicas, a vida útil do LED é ilimitada. Mas a 100 graus, ele, na melhor das hipóteses, é de 50.000 horas.

Portanto, esses tempos "dourados" passaram quando um indicador LED de baixa potência poderia ser ligado através de um resistor limitador e esquecer sua existência. Com um aumento na eficiência e potência dos LEDs, é necessário equilibrar-se na borda instável de correntes e temperaturas extremamente altas.

As primeiras lâmpadas LED (SL) tinham um design simples de fonte de alimentação: um capacitor limitador de corrente, um retificador e, em seguida, uma cadeia seqüencial de diodos emissores. Além disso, eles apresentaram pulsações significativas do fluxo de luz devido à baixa inércia dos LEDs. Essas lâmpadas foram usadas para iluminar salas de serviço, escadas e chapas de matrícula da casa.

Mas eles eram completamente inadequados para iluminar instalações residenciais. Primeiro de tudo, pelas características insatisfatórias do fluxo de luz pulsante. O advento de LEDs e módulos de LED de alta potência com potência de até 50 e até 100W exigiu o desenvolvimento de fontes de alimentação especializadas para o seu funcionamento normal.

Aplicação estabilizadores lineares de corrente para alimentar lâmpadas LED Acabou sendo aceitável apenas para correntes de até 1A. Apesar da ampla faixa e dos parâmetros de saída de precisão, os microcircuitos tiveram grandes perdas de calor, exigiram o uso de radiadores e não puderam ser usados ​​em lâmpadas LED de alta potência. Atualmente, LEDs e módulos individuais possuem estabilizadores integrados integrados, mas esses módulos são usados ​​principalmente quando alimentados por baterias recarregáveis.

A saída foi encontrada no caminho da aplicação comutação de fontes de alimentação para lâmpadas LED. De fato, estes são semicondutores reatores de lâmpadas fluorescentes compactasotimizado para alimentar lâmpadas LED.A vantagem dos dispositivos de pulso é a capacidade de trabalhar com a tensão da rede elétrica (220V), alta eficiência, facilidade de controle da corrente de estabilização.

As desvantagens incluem o alto preço, a entrada de corrente de irrupção e a corrente de saída ondulada, reduzindo a vida útil dos LEDs. Com alguma complicação desses dispositivos, chamados "Drivers de LED", a interferência na rede é efetivamente suprimida. Esses drivers estão disponíveis no design integrado por muitas empresas.

Um exemplo é a série LM de drivers de redução e aumento com modulação de largura de pulso da National Semiconductor. Infelizmente, a tensão de entrada dos microcircuitos não é superior a 100V, o que dificulta conectá-los diretamente à rede de 220V. Portanto, para lâmpadas LED para tensão de rede, ainda são usados ​​drivers feitos com elementos discretos.

Uma ampla gama de drivers para instalação interna e externa oferece à empresa da Taiwan Mean Well Enterprises. Seus conversores CA / CC cobrem a faixa de potência de 20 a 300 watts. A tensão de entrada pode variar de 90 a 264V, existe proteção contra sobretensão, curto-circuito, correção do fator de potência de entrada.

Dispositivos ainda mais complexos têm motoristas com a capacidade de controlar o brilho das lâmpadas LED ou gerenciamento de cores ao usar módulos de LED como carga com LEDs RGB tricolores.

Para gerenciamento de cores, são utilizados controladores especializados com 4 ou 6 saídas, memória de programa ou entradas de controle de dispositivos externos. Esses controladores permitem obter uma gama completa de cores, mas também complicam o equipamento de fonte de alimentação de tais lâmpadas.

Controle de brilho LED no caso de dispositivos pulsados ​​com uma ampla faixa de tensões de entrada, isso cria dificuldades consideráveis. Circuitos dimmer tradicionais neste caso não funciona. É necessário ajustar os parâmetros dos estágios de saída do driver, o que está longe de ser simples e mais uma vez complica a fonte de alimentação dessas fontes de luz.

O resultado é uma situação paradoxal: para alimentar e controlar apenas uma junção de semicondutores que emite luz, é necessário usar dispositivos complexos e caros que contêm milhares ou até dezenas de milhares de estruturas semicondutoras. Dada a variedade de tipos e aplicações de LEDs, hoje, selecione um dispositivo de energia para tira conduzida e lâmpadas com as propriedades e parâmetros desejados é uma dificuldade séria.

Desenvolvimento adicional de fontes de alimentação e controle é visto na criação de drivers programáveis, universais e flexíveis, contendo um processador central bastante poderoso. A "amarração" externa dos chips permitirá o uso direto dos dois para alimentar as lâmpadas da rede e interagir com dispositivos de controle externos. A base elementar necessária existe hoje. Pare apenas para um design bem-sucedido.

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