通過學習鎮流器電阻器基礎知識來提高LED照明性能

 鎮流電阻之類的小型組件如果適當指定并且LED偏向*佳工作狀態,則可能會對SSL設計產生重大影響。

指定電阻器似乎很容易,但是對于許多用途而言,必須理解應用程序要求的各個方面。在大功率LED照明等新興市場中尤其如此。

對LED和SSL設計的文章和公告感興趣?

本文將研究LED的工作方式以及如何正確偏置LED以實現*佳照明性能。本文還將探討LED的工作特性,以找到照明裝置的*佳拓撲,以及如何串聯驅動LED更有效率。這將顯示出溫度穩定性在*大化輸出,保持色彩規則,增強可靠性和延長使用壽命方面的重要性。

對基于LED的固態照明(SSL)偏置背后的原理的理解將表明,鎮流電阻將負責消耗幾瓦特的功率。要執行此任務,需要一個可能需要散熱的貼片電阻器,即所謂的大功率貼片電阻。此要求使設計復雜化,但對于LED的*佳操作是必需的。

重要的是要在理論實例的基礎上展示實際的解決方案。對于這些實際示例,本文將使用電阻器制造商和供應商Riedon的電阻器。突出顯示的主要范圍是UT系列線繞電阻,其功耗可高達13W,而PF功率膜范圍,其功耗可高達20W。對于需要散熱的應用或表面安裝,還將提供其他選擇。

通過學習鎮流器電阻器基礎知識來提高LED照明性能

LED的工作和偏置

LED是一種半導體,其工作原理與任何其他類型的二極管類似,不同之處在于,當在pn結兩端施加電流時,會發出光。為了使LED發光,直流電源必須在LED結上提供正向偏置電壓。

專為照明應用而設計的LED通常在3V左右的電壓下工作。隨著電壓的升高,LED會吸收更高的電流。但是,此較高的電流并不等于等量的附加光,因為該電流與光通量的關系(光測量)也是非線性的。

為了有效地獲取更多的光,需要添加更多的LED,而不是更多的電流??紤]到這些要求,應限制流過LED的電流,以保持LED*佳工作。傳統的方法(簡單)是通過歐姆定律并串聯使用電阻,如圖2所示。

IF =(VDC – VF)/ R

其中IF =正向電流,VDC =電源電壓,VF =正向電壓,R =鎮流電阻。

LED可以通過整流器轉換并平滑的電源電壓直接操作,但是電源電壓值將比LED偏置電壓所需的電壓值高很多倍。與LED中有效使用的鎮流器相比,鎮流器電阻會浪費大量的功率。LED可以串聯連接,這將產生許多獨立的電壓降。這使電路效率更高,但終,鎮流電阻會浪費大量的總電路功率。

*大化電路效率的一種方法是使用電源,該電源的輸出專門設計用于為LED供電。這些電源采用干線交流輸入,并輸出直流信號,該信號可以驅動單個LED,或者更常見的是可以驅動高達60V電壓的一串LED。即使我們看作為直接替代白熾燈泡的“ 60W” LED配件,其原理也是一樣的。這些配件具有集成的驅動器電路,該電路采用交流電源,并轉換為直流以為LED供電。此技術還有助于連接并聯的LED或燈串。這些并聯電路中的每一個都將需要自己串聯的鎮流電阻器來調節電流。

選擇正確的鎮流電阻器在運行偏置電路編號和LED特性之后,可以通過幾個簡單的計算來選擇鎮流電阻器。如果電路中有六個串聯的LED串,每個LED的正向電壓要求為3V,而我們的電源為24 VDC,則鎮流電阻的壓降為6V。如果正向電流為350 mA,則電阻值可計算為:

R =(VDC – 6×VF)/ IF =(24 – 6×3)/ 0.35 =17.1Ω

電阻消耗的功率:

P = V×I = 6×0.35 = 2.1瓦

到現在為止還挺好?,F在,我們有了滿足電路需求所需的基本規格。但是,在實際選擇物理設備之前,深入了解一下我們的假設是否每次都成立是有幫助的。當20V就足夠并且浪費更少的功率時,為什么電路需要24V輸出?這可能只是由于公差。在實際操作中,電源的輸出容差為±5%。盡管LED的特性可能會影響電路,但大多數變化將在于電阻兩端的壓降。在上面的示例中,容差可能導致電源電壓增加1.2V,電流增加50mA至400mA,這對于電路來說并不難。如果我們使用20V電源,則電壓可能會升高到1V,

其他可能影響汲取電流的事件是電阻或LED值的變化。在設計整個電路時,必須考慮到簡單電路的每個元件都可以改變其值的事實。如果消耗不成比例的電流,則可能導致LED結中的溫度升高。如本文前面所述,多余的電流不會有效地轉換為光,而較高的溫度會降低LED的可靠性以及其使用壽命。

不僅會影響LED的使用壽命,還會影響LED的使用壽命。電流和溫度的變化也會影響光輸出的色度或色調,這對于照明電路可能更為重要。

許多LED照明電路都需要調光,這可以通過改變驅動電流來實現,但這在輸出色度變化方面也存在相同的缺點。更常見的是,在偏置電流上使用脈寬調制(PWM)進行調光。LED使用矩形波形驅動,該矩形波形以太高的頻率(人眼無法看到)打開和關閉(100 kHz或更高)。這種調光方式還可以節省功率。當周期高時,LED被饋入標稱電流,而當周期低時,僅消耗很少的功率。如果電路要使用PWM進行調光,則鎮流電阻必須是無功的。

用于LED鎮流器的電阻器

在設計電路時,LED的正向電流額定值是重要的特性。傳統上,常使用350mA的LED,盡管近700mA,1A和1.5A的正向電流LED變得越來越流行。在本文前面的示例中,證明了一個耗散略高于2W的電阻就足夠了。具有更高正向電流額定值的LED將需要一個額定值為10W的電阻。

可以用于鎮流器的一種電阻器是常見的軸向繞線電阻器。這種類型的電阻器具有不錯的功率能力,低容差,低TCR(電阻溫度系數),并且能夠在較寬的溫度范圍內正常工作。Riedon的線繞電阻器的UT系列是此類設備的一個很好的例子。該范圍內的設備可以處理高達13W的功率,并在很低的TCR的很寬的溫度范圍內(-55oC至+ 250oC)工作。如果電路使用的LED要求更高的功耗,或者保持溫度穩定很重要,那么Riedon的鋁制線繞功率電阻器UAL系列的額定功率應超過50W。

線繞電阻器的電感可能會比某些PWM電路可接受的電感大,但近來通常使用無感繞組技術。PWM應用的另一個潛在選擇是薄膜電阻器。例如,Riedon的PF系列具有低電感電阻,這些電阻具有不同的封裝類型,可滿足各種電源需求。TO-126封裝的*大功率為20W,TO-220封裝的*大功率為50W。如果需要貼片電阻器,則PFS系列可以處理35W。

QQ

咨詢

3310009727

貼片電阻咨詢

919090394

精密電阻咨詢

2572677220

金屬膜電阻咨詢

電話

全國咨詢熱線

400-888-5058

微信

二維碼

南京南山官方微信

郵箱

国债逆回购