Soluzioni applicative per apparecchi di illuminazione a LED ad alta luminosità
Rispetto alla tradizionale illuminazione alogena a bassa tensione, l'utilizzo di LED ad alta luminosità come luci decorative per interni, illuminazione del paesaggio e illuminazione stradale ha molti vantaggi. I LED ad alta luminosità possono fornire una maggiore luminosità con un minor consumo energetico e hanno le caratteristiche di risparmio energetico, protezione ambientale e basso costo di utilizzo. Ad esempio, XLampXR-ELED di Cree richiede solo 1 W di potenza per fornire 100 lumen di luminosità e solo meno di 80 XR-ELED possono soddisfare i requisiti dell'illuminazione stradale generale. Inoltre, poiché gli XLampLED hanno una durata relativamente lunga, le luci a LED non richiedono costose sostituzioni delle lampadine, il che può ridurre il costo totale delle apparecchiature di illuminazione stradale. Il problema più importante nella progettazione di illuminazione a LED ad alta luminosità è la dissipazione del calore. Le applicazioni di illuminazione generale devono inserire diversi o un numero elevato di LED in un modulo per ottenere la luminosità richiesta. La concentrazione di più LED in uno spazio limitato causerà difficoltà di dissipazione del calore. Scegliendo soluzioni di alta qualità ed eseguendo una progettazione elettronica ragionevole e il controllo termico, è possibile risolvere il problema della dissipazione del calore.
Questo articolo si concentrerà sull'applicazione di MCU, driver LED e componenti nell'illuminazione a LED ad alta luminosità. L'MCU può fornire un controllo intelligente per l'oscuramento dell'illuminazione a LED, eliminando lo sfarfallio a bassa frequenza e mantenendo una corrente costante. In generale, i LED hanno caratteristiche V-I non lineari ed è necessaria una funzione corrente per evitare che il consumo energetico superi il budget massimo. Pertanto, una sorgente di corrente stabile è la fonte di alimentazione più ideale per la guida di LED. Basato sulla soluzione di sorgente a corrente costante stabile a LED progettata da Freescale mc9RS08KA2 per microcontrollore a 8 bit (come mostrato nella Figura a), una piccola sorgente luminosa a LED con controllo della luce e dello scuro può essere realizzata attraverso diverse impostazioni di corrente. La realizzazione dell'intero schema è molto semplice e le sue caratteristiche principali includono: un driver LED ad alta luminanza con capacità di azionamento della corrente 350mA; regolare la tensione di alimentazione controllando il convertitore buck in modo che corrisponda ai requisiti di tensione anteriore dei diversi LED; fino all'80% di efficienza; Generare internamente la frequenza di commutazione PWM; realizzare il controllo del feedback su LED tramite resistore di corrente; controllo della luce e dello scuro a pulsante singolo. Il convertitore buck può pilotare un driver LED ad alta luminosità attraverso 3 batterie Ni-NH e 1 batteria agli ioni di litio e può fornire una tensione di uscita di 3 ~ 4V e una corrente di uscita massima di 1A.
La maggior parte della potenza dell'unità LED basata sul convertitore step-down richiede solo 3 ~ 6 componenti esterni e la potenza è molto semplice. I driver LED a media tensione hanno tensioni di ingresso e tensioni di uscita flessibili. A causa della corrente di uscita molto elevata, questi driver possono pilotare più di una stringa o array LED ad alta luminosità. Il driver LED ad alta tensione può essere collegato direttamente al normale ingresso offline (85 ~ 265V), che può fornire corrente e tensione molto elevate. La maggior parte dei progetti basati su driver LED ad alta tensione utilizza connessioni non isolate, che sono più efficienti dei progetti isolati. IRS2540 e IRS2541 di International Rectifier Company (IR) sono circuiti integrati di controllo del regolatore step-down ad alta tensione e ad alta frequenza, particolarmente adatti per applicazioni non isolate offline AC/DC che richiedono più circuiti LED o funzionalità di miscelazione del colore DC/DC. La tensione nominale di IRS2540 e IRS2541 è 200V o 600V. Utilizzano un regolatore buck di isteresi di tipo ritardo in modalità continua all'interno e utilizzano un valore di riferimento preciso sul chip per controllare l'errore medio della corrente di carico entro il 5%. La potenza esterna di bootstrap di fascia alta guida i componenti step-down a frequenze fino a 500kHz.
Tipico diagramma schematico applicativo di IRS2540. Quando la lampada a LED è collegata in modo errato o utilizzata in modo improprio, causerà una grande corrente di sovraccarico e cortocircuito. Isolare l'elettricità critica può evitare danni ai componenti costosi. Le persone usano spesso dispositivi PPTC per generare elettricità con una grande corrente di spunto all'avvio. Nella progettazione elettrica che non ha bisogno di essere ripristinata, o dove il guasto si verifica solo quando il sistema si guasta, è adatto un fusibile. Le serie nanoSMD e nanoSMD di dispositivi recuperabili PolySwitch di Tyco Electronics possono prevenire danni causati da una corrente eccessiva. Non sono influenzati dalla corrente di avviamento, la corrente di lavoro varia da 0,005 a 2,6 A, la loro velocità di azione è molto veloce e la resistenza di montaggio sul quadro elettrico è molto piccola.
