Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Search our partners

Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Zasilanie i regulacja jasności diod LED

slawek55 31 Aug 2009 07:29 12015 6
  • #1
    slawek55
    Level 23  
    Cześć.
    Chciałbym Was prosić o wytłumaczenie o co chodzi dokładnie w zasilaniu diod LED.
    Co wpływa (decyduje) o natężeniu świecenia diody?
    Co wpływa na jej żywotność?
    Czy o jasności świecenia diody decyduje wartość przepływającego przez nią prądu?
    Jeśli tak to dlaczego tak popularne jest sterowanie diodą poprzez PWM a nie np poprzez regulowane źródło prądowe? pomińmy tutaj łatwość wykonania sterownika PWM.
    Do czego zmierzam. Dlaczego np w mini latarce na diodach LED stosuje się sterownie PWM a nie zwykłe zasilanie diody poprzez rezystor szeregowy lub wspomniane źródło prądowe?
  • #2
    Darrieus
    Level 38  
    Quote:
    Dlaczego np w mini latarce na diodach LED stosuje się sterownie PWM a nie zwykłe zasilanie diody poprzez rezystor szeregowy lub wspomniane źródło prądowe?



    Ze względu na oszczędność energii, zasilanie przez PWM pozwala oszczędzić dużo energii dla tego że oko ludzkie jest na tyle wolne że nie widzi migotania.
    Poza tym w latarkach jest przetwornica step up, po to żeby wyjechać baterie do zera, przy zasilaniu liniowym było by to nie możliwe. Na dokładkę dioda impulsowo wytrzymuje dużo większy prąd jak podawany maksymalny dla danej diody, więc można uzyskać większą jasność i jeszcze oszczędzać energię, to powinno cię przekonać "dlaczego".

    Quote:
    Co wpływa (decyduje) o natężeniu świecenia diody?
    Co wpływa na jej żywotność?


    1.Fizycznie budowa diody, w praktyce prąd jaki przez nią płynie.
    2.Fizycznie budowa diody, w praktyce temperatura pracy. (a więc i prąd)
  • #3
    MirekCz
    Level 35  
    1.Przez rezystor się nie steruje, bo w tym momencie nie masz regulacji jasności a dodatkowo masz straty na rezystorze. W latarkach gdzie napięcie nie jest stałe (bateria na wyjściu ma różne napięcia w jakimś przedziale w zależności od stanu naładowania) takie podłączenie rezystora dodatkowo powodowałoby zmniejszanie prądu przy rozładowywaniu się baterii no i coraz mniejszą jasność światła.
    W bardziej zaawansowanych układach stosuje się źródło prądowe + PWM co pozwala na płynne sterowanie jasnością z dużą dokładnością.

    2.Tak jak kolega zauważył użycie przetwornicy pozwala zachować równomierne świecenie diody mimo różnego napięcia na baterii przy małych stratach układu zasilającego.
    Z wytrzymywaniem impulsowo większego prądu to już niestety półprawda, bo wprawdzie dioda wytrzymuje większy prąd w impulsie, ale średnio licząc lepiej jest diodę przez 100% czasu zasilać 20mA niż przez 20% (impulsy) czasu zasilać 50mA.

    3.PWM ma jeszcze jedną zaletę. Zmieniając prąd zmienia się kolor światła (w różnym zakresie - zależy od koloru diody). Przy PWM prąd jest stały, a zmienia się tylko wypełnienie impulsu.

    4.O natężeniu świecenia diody decyduje:
    -budowa diody (skąd masz sprawność maksymalną)
    -prąd przepływający przez diodę
    -temperatura diody (wyższa temperatura zmniejsza sprawność)
    Wyraźnie widać, że następuje pewne powiązanie - większy prąd = większa jasność, ale z drugiej strony większy prąd = więcej ciepła = mniejsza sprawność. Dlatego dioda przy prądzie 350mA może generować np. 100lm/W a przy prądzie 700mA już tylko 80lm/W.

    5.Na żywotność diody wpływa kilka czynników
    -jej budowa od strony optycznej (szczególnie dla diod UV lub białych z filtrem) - po prostu materiał soczewki(dla UV) lub filtr (dla białych) się wypala po czasie. Marne diody UV czy białe bardzo szybko tracą jasność
    -sama budowa chipa
    -temperatura - zależność ta nie jest liniowa, dlatego trzeba dbać o możliwie niską temperaturę diody.
    -ewentualne nieprzewidziane zdarzenia (wyładowania ESD, chwilowy prąd daleko przekraczający normę)

    W odróżnieniu od żarówek diody przy prawidłowym użytkowaniu (nominalny prąd i rozsądna temperatura) praktycznie się nie przepalają. Jedyne co następuje to degradacja jasności światła (powoli wypala się soczewka/filtr/chip). Większość producentów przyjmuje, że żywotność diody liczy się do momentu spadku jasności do 70% wartości początkowej, co przy niektórych zastosowaniach (kontrolka na pulpicie) może jeszcze niczemu nie przeszkadzać i dioda może tam dalej działać.
  • #4
    slawek55
    Level 23  
    Właśnie jakos ostatnio w EdW czytałem że to nie jest tak. można w impulsie dać większy prąd ale i tak ważna jest wartość średnia. O tym co mówisz że dioda wytrzymuje więcej w impulsie nie mogę znaleźc w żadnym datasheet diody.
  • #5
    MirekCz
    Level 35  
    Sławek:
    Pierwszy z brzegu datasheet do diody z tme - http://zefiryn.tme.pl/dok/a06/hb3b-144%28rev_b%29.pdf

    Na pierwszej stronie w absolute maximal ratings masz:
    Continuous forward current - IF - 25mA
    Peak Forward Current *1 - IFM - 50mA
    I przypisek
    *1 - duty ratio 1/10 , pulse width 0,1ms

    Czyli albo masz prąd ciągły 25mA, albo impulsy 50mA przy wypełnieniu 10% i długości 0,1ms.
  • #6
    slawek55
    Level 23  
    A powiedz mi przy sterowaniu PWM jak dobrać prąd w impulsie?
    Jeśli masz dostęp do EdW nr 1/09 tam w szkole konstruktorów jest opisane trochę o plusach i minusach zasilania diod poprzez PWM.
    To właśnie tamten opis trochę mi namieszał w głowie.
  • #7
    MirekCz
    Level 35  
    Prąd dobierz tak żeby przy 100% wypełnienia sygnału PWM był to maksymalny prąd ciągły dopuszczalny dla diody (lub mniej - to jest twoja decyzja czy potrzebujesz tak jasnego światła czy bardziej zależy tobie na wydłużeniu życia diody).

    Jak masz takie typowe diody 3-5mm o prądzie ciągłym ok. 20mA to tak dobierasz komponenty, żeby prąd ciągły przy 100% wypełnieniu był 20mA. Mniejsze PWM oznacza mniejszy prąd średni, ale nigdy diody nie uszkodzisz.