明纬谈LED驱动器电压抉择实务与实际应用

在灯具设计中,如何估算 LED的电压,是一门看似简略却必要注意很多细节的学问。首先,每颗工场产出的LED,即使在相同条件下测试,顺向偏压或多或少都邑有些差异。其次,LED电压还会跟着温度而变更。想要确保灯具的应用性及相信性,咱咱咱们必需了解几个会影响LED电压的因素,适当的评估误差值,能力正确抉择驱动器的输入电压规格。本篇文章分离介绍三个影响LED电压的最大因素,简要的说明考量点及预估。别的,针对温度的影响,新型LED电源具有了环境顺应功效,这对灯具设计有何好处也会在如下说明。文章最末,会供给一个完备设计考量的例子供参考。

一样平常灯具设计都邑牵涉到光学、热学及电学。灯具的重要偏向当然是要满意应用环境对光的请求,象是照或是色温等等。要满意这些请求,首先LED的型号、种类、数目及驱动电流必需先定义。当以上条件决定后,每个单颗的LED驱动条件基本上已设定实现,灯具全体功率也随之固定。然而灯具全体的电压和电流,取决于设计者如何排列组合LED,可是全体串联,或是有串联有并联,而这部分目量通常与安规请求的最高电压或是LED模块化的设计无关。灯具全体概略电压可由下列公式得出

Vforward_total = Vforward x Num/String

上述公式相对简略并可供给设计者一个概略偏向,但对灯具的最终设计来说,却有所不敷。完备的设计考量至少还需注意到如下三点:

1) LED 的V-I特性
2) LED的临盆差异
3) LED的温度系数
如下分三段做说明。

LED的V-I特性

抱负的LED V-I曲线如图一所示,LED电压不受流过电流影响。然而实际上,LED的驱动电流是会影响LED上的电压。以图二为例,当LED操纵在350mA时,电压约3.2V,当操纵在1A时, 电压会升到3.8V。单颗的小压差在多颗LED串联时会变得更显著。设计者需注意LED规格书上标称电压测试的电流条件是否与灯具设计同等。如果灯具采纳的是另外一个电流,或是电源的纹波电流峰变更较大,则应根据V-I特性曲线从新估算电压值。

表 一 规格书Vf参数

 

图一 抱负V-I曲线                                                             图二 实际V-I曲线

LED 临盆差异

LED的顺向偏压会有一定程度的临盆差异。一条成熟的LED临盆线通常差异会较小并呈常态散布,如图三。临盆差异对LED电压的影响通常小于10%,这可以或许或许从LED 规格书上参考电压的最大值与模范值比例看出。确切的数值或是散布曲线则必需询问LED制作商。

虽然说最极的状况可能是 +/- 10%,但实际上应用时,越多LED在同一串,机率上接可能接近中央值。如果客观条件允许,通常建议电源保留10%的余裕,一来可确保驱动电流不受LED的临盆差异影响,二来即使没用到此区间,将电源少许降载也对延长电源寿命有所帮助。

图三 LED Vf 临盆常态散布

LED 温度系数

LED电压属于负温度系数,这意指当温度上升时电压会下降,反之,温度低时电压相对高。灯具的热流设计通常会均衡LED的自发热,因此在稳态的时候,LED的温度及电压也相对固定。对电压而言,最严苛的条件会落在灯具冷启动时。LED规格书表格中的电压通常都设定在常态工作温度,若需估算冷启动电压,则需参考V-T曲线或是利用LED制作商供给的对象软件输入参数(Tj)而得。

温度系数与前面两个因素(电流、临盆)最大的差异是,温度对电压的影响是临时性的。当LED启动后, 因自己发热,电压会逐渐低落回到正常位准。也便是说,电源其实不必要无条件地保留冷启动所必要的电压余裕,只需在启动后一小段光阴,临时性的提高输入电压规模。

市面上有部分进阶机种供给了环境运秤π,市砬动时检测和主动调节输入电压电流,在灯具到达稳固运行状况后进入恒流地区。HLG-480H-C系列就具有此项功效,电源可以或许主动低落电流并提高电压至多到120%,以确保灯具在高温时能顺遂开启,当灯具开启并升温后,电流主动回复到原始设计值。如许的设计可确保灯具高温开机,同时不影响电源的寿命,设计者也不必要多花预算选用较高功率的电源来确保开机的短暂必要。举一个实际的数字,HLG-480H-C1400 可操纵在171~343V,而在高温(如 - 40°C)时,可供给高达412V的瞬时电压直到灯具进入稳固工作。

图四 V-T曲线

HVGC的constant power 系列也有类似功效,应用者可颠末调光节制,临时性的低落电流并晋升最高输入电压。其它机种也有很多可能性,如您有对付LED冷启动的相干成就,迎接询问各地明纬电源专家。

电压计算范例

某灯具共应用100颗LED驱动在1.05A,灯板上2并50串,灯具装配的最低环温是0°,设计者应如何决定合适的LED电源?

办法一:询问LED制作商有无对象软件可应用,将参数输入,间接获得谜底。

办法二:从LED 规格书,参考相干资料获得谜底。

步骤一:查阅LED V-I曲线, 订出中央值电压。

根据图二,LED在1.05A时为3.8V

步骤二:50串所以总电压为单颗的50倍。

3.8 (V) x 50 (pcs) = 190 V

步骤三:考虑临盆误差。

a.表 一中LED中央值为3.2V,最高为3.48V
b.3.48 (V) / 3.2 (V) = 108.75 %
c.190 (V) x 108.75% = 206.6 (V)

小结

LED 稳态时总电压中央值为 190V。

LED稳态时总电压最高值为207V* (假设LED电源纹波电流极小可忽略)。

步骤四:参考温度系数。

从图四看出, LED (350mA) 在85°C的时候是3.2V, 0°C的时候是3.6V

3.6 (V, Tj=0) / 3.2 (V, Tj=85) = 1.125 < 1.2

冷启动时

LED 总电压中央值为190V x 1.2 = 228 V
LED 总电压最高值为207V x 1.2 = 248.4 V

LED 电源选用:

建议机种 HLG-480H-C2100,原因如下述。

灯具稳态时一样平常会操纵在190V / 2.1A (399W)条件下,最差状况是207V (435W)。此条件HLG-480H-C2100皆可称心。同时它的纹波电流机低可以或许忽略。冷机时,最高电压会到249V,这虽然不在它的固定输入规模内,但它的环境自顺应功效可供给最高275V的瞬时电压,可包管开机的稳固性。因此HLG-480H-C2100是最佳的机种。

 

来源:明纬电源

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