Diody LED i sposób ich zasilania

Diody LED i sposób ich zasilania

Ze względu na niskie zużycie energii, długą żywotność i inne zalety, diody LED są coraz częściej stosowane jako preferowana technologia oświetleniowa. Wymagają źródła zasilania AC-DC, w przeciwieństwie do opraw żarowych, które można podłączyć bezpośrednio do sieci prądu przemiennego. W tym artykule przeanalizowano zmienne, które należy wziąć pod uwagę przy wyborze zasilaczy odpowiednich do oświetlenia LED.

Przewiduje się, że światowy rynek oświetlenia LED osiągnie wartość 127,04 mld USD do 2027 r.*, rosnąc w CAGR na poziomie 13,4% w okresie objętym prognozą na lata 2020–2027, zgodnie z nową analizą firmy Grand View Research Inc.

Ta rosnąca popularność diod LED jest wynikiem różnych istotnych czynników. Ich niezwykła wydajność elektryczna i długie okresy między przeglądami/wymianami to prawdopodobnie ich najbardziej zauważalne i dobrze znane cechy. Oznacza to, że mają znacznie niższy koszt posiadania i znacznie mniejszy wpływ na emisję dwutlenku węgla niż wersje żarowe. Dotyczy to zwłaszcza dużych budynków z wysokimi sufitami, gdzie koszt robocizny potrzebnej do wymiany opraw, jak i samych opraw, jest znaczny.

Są również atrakcyjne ze względu na kompatybilność ze sterowaniem oświetleniem w stylu IoT. Jasność i kolor diod LED można szybko regulować na żądanie. W przeciwieństwie do promieniowania żarowego, które jest wszechkierunkowe i wymaga skierowania reflektorów, ich strumień świetlny można skierować w razie potrzeby.

Jednak wszyscy projektanci i instalatorzy systemów oświetleniowych muszą wziąć pod uwagę jeszcze jedną ważną cechę technologii LED. Diody elektroluminescencyjne lub diody LED to urządzenia półprzewodnikowe, takie jak tranzystory lub inne typy diod, ale mają również zdolność przekształcania energii elektrycznej w światło. Nie można ich bezpośrednio podłączyć do źródła prądu przemiennego, w przeciwieństwie do żarówki, ponieważ działają na niskim napięciu stałym.

Dostępne są oprawy LED z mocowaniami typu bagnet lub Edison Screw, które przypominają modele żarowe. Są to alternatywy dla żarówek, które są zasilane z sieci, mają dłuższą żywotność i zużywają mniej energii. Ponieważ jednak każda oprawa musi mieć własną wewnętrzną elektronikę AC-DC, mogą one być drogie. Nie nadają się również do aplikacji IoT, które chcą narzucić wyrafinowaną kontrolę ze względu na ich niedostępne umieszczenie poza połączeniem zasilania prądem zmiennym, które je łączy.

cecha niskonapięciowego prądu stałego

Instalatorzy inteligentnych systemów oświetleniowych mogą zamiast tego wykorzystywać diody lub paski LED, na przykład o znamionowym napięciu wejściowym 12 VDC lub 24 VDC, i zasilać je zasilaczem AC-DC lub sterownikiem, który ma również kontrolę ściemniania. Może to obejmować złożony interfejs sterowania, taki jak standard DALI (Digital Addressable Lighting Interface). Użytkownicy mogą teraz przesyłać polecenia sterowania oświetleniem za pośrednictwem sieci, które mogą być adresowane do pojedynczego światła lub zbioru świateł. Ustawienia jasności i wzory zanikania można dostosować.

Dodatkowo można tworzyć scenariusze, w których pojedyncza komenda rozgłoszeniowa włącza kilka świateł na zadanym poziomie. Na przykład w teatrze nad sceną mogą być ustawione mocne światła, a nad widownią przyciemnione.

Podstawową funkcją zasilacza oświetlenia LED jest przekształcenie poziomu sygnału sterującego na odpowiedni poziom jasności dla diody LED (lub diod LED), niezależnie od tego, jak zaawansowane jest wejście sterujące. Ilość prądu przepływającego przez diodę LED określa jej jasność, którą często zarządza modulacja szerokości impulsu (PWM). Cykl pracy PWM jest zmieniany w celu modyfikacji maksymalnego prądu diody LED w mA. Można wykazać, że strumień świetlny stopy lamberta (fL) diody LED jest liniowo powiązany z tym cyklem pracy.

Istnieje jednak inna opcja, gdy szukasz kompatybilnego zasilacza LED na stronie internetowej producenta: tryb stałonapięciowy vs. tryb stałoprądowy. Znaczenie różnych trybów i sposób wybierania między nimi opisano w poniższych sekcjach.

Źródła zasilania oświetlenia, które wykorzystują stałe napięcie w porównaniu ze stałym prądem

Jak ustalono wcześniej, diody LED są urządzeniami półprzewodnikowymi i nie wykazują liniowej charakterystyki napięcia/prądu w kierunku przewodzenia. Przepływ prądu znacznie wzrasta nawet przy niewielkim wzroście napięcia przewodzenia. Oznacza to, że istnieje ryzyko przesterowania diody LED, chyba że zostanie zastosowany jakiś rodzaj ograniczenia prądu. Może płynąć więcej prądu, ponieważ rosnący prąd ogrzewa połączenie LED. Może to spowodować niekontrolowaną pętlę termiczną, która może znacznie skrócić żywotność diody LED i ostatecznie spowodować jej awarię.

Budowa zespołów LED, które obejmują pewną liczbę diod LED połączonych szeregowo z rezystorem ograniczającym prąd, jest jednym z branżowych podejść do tego problemu. Wartość rezystora w omach można regulować, gdy jest używany ze źródłem zasilania o stałym napięciu wyjściowym, które pozostaje stałe niezależnie od obciążenia, aby zagwarantować, że prąd nigdy nie przekroczy bezpiecznych ograniczeń diod LED.

Instalatorzy systemów oświetleniowych mogą uznać tę metodę za atrakcyjną ze względu na jej elastyczność. Jeśli zasilacz ma wystarczającą pojemność, aby utrzymać stałe napięcie wyjściowe wraz ze wzrostem obciążenia, dodatkowe zespoły LED można łączyć równolegle, utrzymując stałą jasność w całej grupie.

Niesprawność rezystorów ograniczających prąd pod względem sprawności elektrycznej, powodująca utratę mocy w postaci ciepła, jest kluczową wadą tej metody. Jest to niedopuszczalnie drogie i szkodliwe dla środowiska w świetle ciągłej potrzeby minimalizowania śladu węglowego.

W tej sytuacji do gry wchodzi zasilacz stałoprądowy. Ponieważ wbudowany obwód sterujący zasilacza zarządza wszelkimi niezbędnymi ograniczeniami prądu, jak sama nazwa wskazuje, diody LED można podłączyć bezpośrednio do nich bez użycia nieefektywnych rezystorów ograniczających prąd.

Biorąc pod uwagę, że musiałyby dzielić stały poziom prądu, a zatem stałyby się słabe, diody LED nie mogą być podłączone równolegle do źródła zasilania o stałym natężeniu. Aby działać z tym samym oryginalnym poziomem jasności, wszystkie mogą być połączone szeregowo, z zastrzeżeniem ograniczeń wydajności zasilacza.
 

Ładująca się żarówka LED 9 W

Funkcja

● Bateria litowa o pełnej pojemności podtrzymująca od 3 do 4-godzin.
● Gdy akumulator jest w pełni naładowany, automatycznie odcina zasilanie i chroni akumulator przed przeładowaniem.
● Automatycznie włącza AC na DC podczas przerwy w dostawie prądu.
● Gdy zasilanie jest wyłączone, ładująca się żarówka LED o mocy 9 W automatycznie włącza światło awaryjne DC.
● Pełna kontrola elektroniczna, niskie zużycie energii i wysoka wydajność.
● Działa jako zwykła żarówka, gdy zasilanie jest włączone, i jako żarówka inwerterowa, gdy zasilanie jest wyłączone z sieci.

Specyfikacja