Zaloguj
Sprawność świetlna diod LED jest znacznie większa niż żarówek. Przykładowo, wydajność świetlna typowej, 1-watowej, białej diody LED wynosi 50 lm/W i więcej, natomiast typowej żarówki o mocy 60 W jedynie 15 lm/W. Podstawowym problemem, z jakim się spotka konstruktor podczas ich wykorzystywania jest ich sposób zasilania.
W przypadku diod małej mocy nie ma z tym problemu, ponieważ diodę zasila się przez rezystor ograniczający prąd do bezpiecznej wartości. Dla diod LED mocy zastosowanie rezystora ograniczającego prąd jest nieefektywne, ponieważ musiałby on mieć moc kilku watów, mieć znaczne wymiary i mocno rozgrzewałby się w czasie pracy zmniejszając sprawność energetyczną źródła światła.
Rysunek 1. Schemat ideowy zasilacza diod LED mocy |
Rysunek 2. Schemat montażowy zasilacza diod LED mocy |
Najlepszym rozwiązaniem tego problemu jest zastosowanie źródła prądowego. Natężenie emitowanego światła jest proporcjonalne do natężenia prądu, dlatego producenci diod wiążą ich charakterystyki (natężenie, kształt wiązki, kolor) z określonym natężeniem prądu przewodzenia IF, a nie z napięciem przewodzenia VF. Ponieważ do zasilania LED mocy jest potrzebne źródło prądowe o wysokiej sprawności i małej mocy traconej, najlepszym takim źródłem jest stabilizator impulsowy.
Przykładem takiego stabilizatora impulsowego jest scalony układ PT4115. Jest to przetwornica typu step down. Do zalet zastosowanego układu scalonego można zaliczyć jego wysoką sprawność sięgająca 97%, małą liczbę elementów zewnętrznych, łatwą regulację prądu wyjściowego zasilającego diodę LED mocy ustalaną za pomocą rezystorów, możliwość ściemniania sygnałem napięciowym lub PWM. Układ ma zabezpieczenia przed przegrzaniem, zwarciem lub rozwarciem zacisków, do których są dołączane diody LED.
Tabela 1. Indukcyjności dławików zależnie od prądu obciążenia |
Tabela 2. Dobór rezystancji w zależności od prądu obciążenia |
Schemat ideowy zasilacza pokazano na rysunku 1. Jego napięcie wejściowe wynosi 8...30 V i jest doprowadzone do złącza X1/J1. Należy pamiętać, aby napięcie zasilające moduł było, co najmniej o 3,5 V wyższe od spadku napięcia na połączonych szeregowo diodach LED. Maksymalna wartość prądu stabilizowana przez układ scalony wynosi około 1,2 A. W tabeli 1 umieszczono indukcyjności dławików zalecane przy danym prądzie diody LED. Prąd nasycenia dławika musi być wyższy od nominalnego prądu obciążenia.
Natężenie prądu należy ustawić za pomocą rezystorów R1...R4 o rezystancji 0,3 Ω lub 0,1 Ω. Rezystory R1...R3 są połączone równolegle. Rezystor R4 jest z nimi połączony szeregowo. Do obliczenia rezystancji można skorzystać ze wzoru podanego w nocie katalogowej lub przykładów z tabeli 2.
Sterowanie jasnością diody LED odbywa się za pomocą wyprowadzenia DIMM w złączu X1/J1. Na wejście to można podać napięcie stałe z przedziału 0,5...2,5 V, jednak ogólnie przyjętym sposobem regulowania natężenia światła jest przebieg PWM. Liniowe przyciemnianie jest stosowane w tych aplikacjach, w których zmianę barwy wynikłą ze zmiany natężenia prądu ciągłego uważa się za akceptowalną.
Rysunek 3. Sposób dołączenia diody LED o mocy 1 W |
Rysunek 4. Sposób dołączenia zespołu diod LED mocy |
Schemat montażowy pokazano na rysunku 2. Całość zmontowano na dwustronnej płytce drukowanej o wymiarach 25 mm×33 mm. Montaż jest typowy i nie powinien przysporzyć problemów, jedynie należy zwrócić szczególną uwagę na sposób wlutowania elementów biegunowych oraz czy nie powstały zwarcia punktów lutowniczych.
Na rysunkach 3 i 4 pokazano sposób dołączenia zasilania do złącza X1/J1 modułu oraz przykłady przyłączania diod LED mocy do X2/J2. Przy zasilaniu diod LED o mocy 3 W i większej warto przykręcić radiator odprowadzający nadmiar ciepła z układu US1.
Jakub Sobański
mavin@op.pl
