W XXI wieku zużycie energii stało się coraz bardziej przedmiotem uwagi całego społeczeństwa ludzkiego. Ze względu na podstawowy popyt na oświetlenie, sposób wykorzystania większej ilości energii do generowania większej ilości światła stał się ogromną siłą napędową dla odkrywania nowych technologii oświetleniowych. Od oryginalnego oświetlenia paliwowego do lamp żarowych, od lamp fluorescencyjnych po różne materiały luminescencyjne, pojawiła się technologia oświetlenia LED. W dzisiejszym społeczeństwie, zróżnicowanie wymagań środowiska oświetleniowego różnych urządzeń medialnych dodatkowo promuje ludzką eksplorację, jak używać różnych diod LED o wysokiej jasności do oświetlenia. Zastosowanie diod LED w oświetleniu zyskało dużą uwagę.
Podstawowa zasada LED i charakterystyka działania
Najpierw przedstawmy podstawowe zasady i cechy wydajności diod LED. Podstawową strukturą LED jest półprzewodnikowy materiał elektroluminescencyjny umieszczony na półce ołowiowej, a następnie uszczelniony żywicą epoksydową w celu ochrony wewnętrznego rdzenia. Dlatego też dioda LED ma dobrą charakterystykę sejsmiczną. Część rdzenia diody emitującej światło jest płytką złożoną z półprzewodnika typu p i półprzewodnika typu n, a warstwa przejściowa pomiędzy półprzewodnikiem typu p i półprzewodnikiem typu n jest określana jako połączenie PN. W niektórych połączeniach PN materiałów półprzewodnikowych, wstrzykiwane nośniki mniejszości rekombinują z większością nośników, aby uwalniać nadmiar energii w postaci światła, tym samym bezpośrednio przetwarzając energię elektryczną w energię świetlną. Złącze PN dodaje napięcie odwrotne, a nośniki mniejszości są trudne do wstrzyknięcia, więc nie emitują światła. Kiedy znajduje się w przednim stanie roboczym (tj. Napięcie przewodzenia jest doprowadzane do obu końców), kiedy prąd płynie z anody diody LED do katody, kryształ półprzewodników emituje światło o różnych kolorach od ultrafioletu do podczerwieni, a natężenie światła jest związane z prądem.
Źródła światła LED mają następujące cechy:
1. Napięcie: Napięcie pracy przewodzenia do przodu LED jest niskie, może być zasilane przez napięcie niskiego napięcia, napięcie zasilania zmienia się w zależności od produktu końcowego, jest względnie bezpiecznym sprzętem oświetleniowym, szczególnie odpowiednim do miejsc publicznych.
2. Skuteczność: w przypadku tego samego natężenia oświetlenia zużycie energii zmniejsza się o 80% w porównaniu z żarówką o takim samym efekcie świetlnym.
3. Możliwość zastosowania: Każdy układ LED jednostki jest kwadratem o wielkości 3-5 mm, dzięki czemu można go przygotować w różnych kształtach i nadaje się do zmiennych warunków.
4. Stabilność: zwykle 100 000 godzin, rozpad światła to początkowe 50%.
5. Czas reakcji: Czas odpowiedzi lampy żarowej wynosi milisekundę, a czas reakcji lampy LED wynosi nanosekundę.
6. Zanieczyszczenie środowiska: brak szkodliwej rtęci metalicznej.
7. Kolor: Kolor diody LED i wydajność świetlna są związane z materiałami i procesami wytwarzania diod LED. Obecnie istnieją trzy podstawowe kolory: czerwony, zielony i niebieski.
8. Cena: w porównaniu z żarówkami cena LED jest wyższa. Cena kilku diod LED może być porównywalna z ceną żarówki żarowej. Jednak wraz z rozwojem technologii stosunek ceny do wydajności może być stopniowo poprawiany.
Rozwiązanie napędu LED
Od czasu pojawienia się diod LED, diody LED zyskały dużą uwagę. Sterowniki LED i metody napędowe są stale aktualizowane w celu wydajniejszego zasilania diod LED dla oświetlenia ludzkiego. Od wczesnego zasilania przełączającego DC / DC do pompy ładującej, a także niskiego napędu bocznego i LDO do kosztów, ludzie wybierają różne linie napędowe w różnych zastosowaniach, co jest gorącym punktem na rynku. Podświetlenie wyświetlacza przenośnych produktów to podświetlenie LED. Głównym rynkiem, w którym będą wyświetlane podświetlane produkty przenośne, wprowadzono kilka typowych rozwiązań sterowników LED.
1. Zasilacz impulsowy Step-up DC / DC realizuje jazdę LED
Główne cechy programu to: niskie napięcie wejściowe, nawet tak niskie jak 0,7 V (sucha bateria jednokomórkowa). Z perspektywy rozwoju technologicznego napęd typu szeregowego pojawia się wcześniej, technologia jest bardziej dojrzała, a wydajność wyższa. Typowy obwód aplikacyjny pokazano na rysunku 1.
Rysunek 1: Typowa linia zastosowania dla zasilacza impulsowego zasilanego prądem stałym DC / DC.
Dla tego trybu aplikacji wczesny układ sterownika przyjmuje głównie tryb bieżącego sprzężenia, a prąd diody LED jest określany zgodnie z VFB / Rb. Napięcie sprzężenia zwrotnego DC / DC VFB wynosi na ogół około 1,2 V, co ogranicza dalszą poprawę wydajności efektywnej, sama DC / Sprawność DC wynosi około 80%. W tej aplikacji rzeczywista efektywność jest mniejsza. Wraz z poprawą technologii, zmniejszenie napięcia VFB do 0,1 V może zwiększyć efektywną efektywność do ponad 85%, szczególnie w czasie jazdy. 2-3 lampki w stanie aplikacji. Zalety i wady tego programu są następujące:
Zalety: dojrzała technologia, stosunkowo niski koszt, jednorodność wysokiej jasności i wysoki współczynnik bezpieczeństwa dzięki nowym technologicznym innowacjom, takim jak funkcja zabezpieczenia przed przepięciem pokazana na rysunku 1 lub połączenie sprzężenia zwrotnego napięcia i prądu. Zwłaszcza w przypadku podświetlaczy z wielkoformatowymi wyświetlaczami. Ponieważ do uzyskania podświetlenia ekranu potrzebnych jest więcej diod LED, jednorodność jasności i jednorodność są wyzwaniem, któremu należy stawić czoła.
Wady: zastosowanie własnej indukcyjności ogranicza rozmiar i wysokość linii i powoduje problemy, na które inżynierowie nie mają ochoty - przetwarzanie EMI, szczególnie w pobliżu części RF, wymaga specjalnego przetwarzania w celu zakłóceń, w przeciwnym razie doprowadzi do Odbiór radiowy. Czułość jest zmniejszona, a nawet interferencja części audio, na przykład prądu wyjściowego audio, zakłóca dźwięk. Ponadto, w tym przypadku aplikacji, jeśli LED zawiedzie, cały ciąg diod LED zawodzi, co jest wynikiem, którego ludzie nie chcą widzieć.
2. Tryb napędu pompy pojemnościowej
Jest to stosunkowo nowy sposób jazdy. Mówiąc najprościej, pompa ładująca pojemnościowo wykorzystuje układ przełączników i oscylator, układ logiczny i kontroler porównawczy, aby uzyskać wzmocnienie napięcia i kondensatory do przechowywania energii. Ze względu na działanie wysokiej częstotliwości można stosować małe ceramiczne kondensatory (1μF), co minimalizuje przestrzeń i koszty. Pompa ładująca ma dwa tryby działania, tryb stałego napięcia i tryb stałego prądu.
1) Pompa ładująca tryb stałego napięcia. Shengbang Microelectronics 'SGM3110 jest pompą ładującą o stałym napięciu. Ze względu na charakterystykę pracy pompy ładującej o stałym napięciu, ma wysoką częstotliwość przełączania i duży szczytowy prąd przejściowy. Dlatego inżynierowie potrzebują dodatkowej uwagi w układzie PCB. Wymagane jest, aby kondensator peryferyjny był jak najbliżej samego urządzenia. Okablowanie obwodowe powinno być możliwie jak najkrótsze. Obwodowa płytka drukowana powinna być jak największa. Kondensator obwodowy powinien być podłączony bezpośrednio do ziemi SGM3110. Jeśli okablowanie jest ograniczone, może przejść przez dużą płytkę PCB przez. I wiele przelotek dla dobrego uziemienia.
Metoda obliczania efektywności: η = Iout * Vout / Iin * Vin
Ponieważ samo urządzenie ma straty przełączające i przecieki kondensatora, faktyczna sprawność jest niższa niż ta wartość, co jest związane z technologią procesową producenta. Zaletą korzystania z tego trybu jazdy LED jest to, że może uprościć linie peryferyjne i obniżyć koszty produktu. Zwłaszcza w przypadku ekranów małogabarytowych jako podświetlenie ekranu stosuje się 1-2 diody LED; lub używane jako napędy flash w celu osiągnięcia prądu wyjściowego 250mA w 100mS; lub prosta uproszczona wersja DC / DC 5V zamiast indukcyjnego zwiększania napięcia DC / DC, redukująca koszty i problemy z EMI produktu. Wadą jest to, że istnieje tylko prosty tryb podwójnego doładowania, wydajność jest niższa, w większości przypadków wydajność jest niższa niż 70%, rzeczywista efektywność wykorzystania jest mniejsza, a znaczna część jest zużywana w rezystorze ograniczającym prąd. Podczas jazdy wieloma diodami LED konsystencja podświetlenia jest całkowicie zależna od dokładności diod LED i rezystorów ograniczających prąd.
2) Pompa ładująca tryb stały. Aby jeszcze bardziej poprawić efektywność sterowania diodami LED, Shengbang Microelectronics wprowadził pompę ładującą o trybie stałego prądu SGM3123 z doładowaniem 1X, 1,5X i 2X w drugim kwartale 2008 roku. Dla pompy ładującej o trybie stałym prądem, poprzez wewnętrzne sterowanie logiczne jest używane do uzyskania współdzielenia prądu dla każdej diody LED, dzięki czemu jasność diod LED jest utrzymywana na tym samym poziomie, a jednocześnie sprawność napędowa diody LED ulega poprawie w maksymalnym możliwym stopniu.
W tym zastosowaniu jasność konsystencji diody LED jest utrzymywana przez bieżącą technologię sterowania zwierciadłem, błąd prądu LED każdego kanału nie przekracza 2%, a tryb 1X, 1,5-krotny zwiększa efektywność sterowania diodą LED, oraz dioda LED jest duża. W niektórych godzinach pracy można zagwarantować wydajność jazdy powyżej 80%. Typowe linie aplikacyjne pokazano na rysunku 2.
Rysunek 2: Typowa linia aplikacyjna dla pompy ładującej o trybie stałym prądem SGM3123.
Użyj różnych wartości rezystancji, aby ustawić prąd wyjściowy LED: ILED = wzmocnienie * VIset / RIset. Różni producenci mają różne współczynniki wzmocnienia. W tym samym czasie, co innowacyjna technologia pompy ładującej, ludzie odkryli, że używa ona diod LED do napędu serii przewag nad DC / DC, zmniejszenia kosztów, zmniejszenia rozmiaru płyty sterownika i uniknięcia zakłóceń EMI.
3. W celu osiągnięcia kosztów i wydajności, istnieje również szereg innych metod jazdy, takich jak sterowniki LED o niskim boku. W porównaniu z pompą ładującą w trybie prądu stałego brakuje tylko wzmocnienia pompy ładującej, a część przetwarzająca prąd stały dla prądu jest taka sama. Stosunek pompy kosztowej w porównaniu z trybem prądowym jest względnie niski. Wadą jest to, że czyste przetwarzanie liniowe, gdy napięcie baterii spadnie do niskiego, na przykład 3,6 V, w przypadku nagłego dużego obciążenia: telefon jest podłączony do wykonania połączenia telefonicznego lub zrobienia zdjęcia, odtwarzanie muzyki MP3, odtwarzanie MP4 wideo, spowoduje wahania napięcia, napięcie spadnie 0.1 ~ 0.2V, wtedy napięcie w systemie spadnie do 3.
