nabbla (nabbla1) wrote,
nabbla
nabbla1

Category:

О питании светодиодов пульсирующим током

Лампочке накаливания совершенно без разницы, какой ток на нее подавать: постоянный, переменный, пульсирующий, лишь бы среднеквадратичное значение равнялось номиналу, к примеру, 220 вольтам, ну и частота не слишком маленькая, от 50 Гц и выше, иначе будет неприятно мерцать.

Светодиод, как следует из названия, пропускает ток только в одном направлении, но выбор остается довольно широким. Можно питать его именно что постоянным током, можно отдельными импульсами (скажем, ШИМ), или током треугольной формы, где на постоянную составляющую наложены пульсации 5-10%, как это часто бывает на выходе DC-DC конвертора.
PWM.png
На вопрос, что эффективнее, ответ однозначный: постоянный ток и никак иначе!

Световой поток в лучшем случае зависит линейно от силы тока, а на самом деле в какой-то момент его рост замедляется, частично из-за насыщения люминофора, частично из-за Оже-рекомбинации носителей заряда, при которой кинетическая энергия электронов и дырок бесцельно уходит в тепло.

Напряжение же при увеличении силы тока растет, причем как на самом PN-переходе, так и на омическом сопротивлении. Получается вариационная задача, ответ которой прост - ток не должен меняться вообще, если он будет пульсировать вокруг некоторого среднего, это может только уменьшить световой поток (при той же величине среднего тока) и увеличить потребляемую мощность.

Зачастую, однако, требуется количественный ответ - насколько снизится общий к.п.д светильника, если вместо постоянного тока мы применим пульсирующий той или иной формы? Ведь чем сильнее мы хотим сгладить пульсации, тем более массивные нужны конденсаторы и дроссели, регулировка яркости может стать более сложной, ведь одно дело сделать источник постоянного тока и время от времени отключать его с внешнего ШИМа, а другое - получить источник тока, плавно регулируемый от нуля. Наличие точного ответа позволит сделать разумный выбор между многочисленными схемотехническими решениями.

Сегодня добавил такую фичу в свой Led_luminance_vs_power, как всегда грубовато в плане юзер-интерфейса, но работать можно.

params.png

В описании светодиода мы теперь можем задать, каким именно током мы его питаем, причем отдельно можно задать высокочастотные и низкочастотные пульсации. Скажем, если светодиод подключен к драйверу, который дает пульсации 10% треугольной формы на частоте 40 кГц, поставим галочку "ВЧ пульсации", тип - треугольные, ампл. 0.1 (она здесь замеряется относительно среднего тока). Если же мы еще задействовали ШИМ-вход и подаем туда импульсы с частотой 1 кГц и заполнением 0.1 (т.е за импульсом в 0,1 мс следует пауза 0,9мс), то надо еще поставить галочку "НЧ пульсации", дальше все по тексту.

Конкретные частоты программу не интересуют, НЧ пульсации считаются существенно более медленными, чем ВЧ, т.е модулируют их.

Результаты применения ШИМ показаны выше, а влияние пульсаций треугольной формы (что характерно для понижающих DC-DC преобразователей) - ниже.

Triangle.png

Как видно, ШИМ - не лучшее решение. Его можно использовать, но перед светодиодом должен стоять фильтр, который львиную долю пульсаций вырежет, иначе мы серьезно теряем в эффективности, до 30-40%. Пульсации треугольной формы куда менее страшны, даже 100% пульсации (т.е ток линейно растет от нуля до удвоенного среднего, линейно падает до нуля и т.д.) понижают эффективность на 12%, а пульсации в 25% - лишь на 2%, жить можно.

Свежую версию программы можно скачать отсюда.


Осталось немного - скоро вернемся к практике! Те светильники, которые я сделал несколько лет назад, работают до сих пор, но хочется сделать еще лучше.
Tags: led_luminance_vs_power, маньяк-эколог, моделирование, освещение
Subscribe

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

  • 0 comments