Đặc tính vôn-ampe của đèn LED là gì
Loại công nghệ nào nên được sử dụng để làm mờ nguồn sáng LED? Làm thế nào để chúng ta làm chủ nó? Để trả lời các câu hỏi trên, trước tiên chúng ta phải hiểu các đặc tính vôn-ampe của đèn LED.
Cái gọi là đặc tính vôn-ampe của đèn LED là đặc tính của dòng điện chạy qua điểm nối PN của đèn LED với điện áp. Máy hiện sóng có thể hiển thị sự thay đổi này một cách rất sinh động.
Một đường cong vôn-ampe hoàn chỉnh bao gồm các đặc tính thuận và nghịch. Nói chung, đường đặc tính ngược thay đổi dốc. Khi điện áp vượt quá một ngưỡng nhất định, dòng điện sẽ tăng theo cấp số nhân, do đó phá vỡ mối nối PN của LED.
Điện áp thuận của đèn LED cũng được xác định bởi dòng điện thuận của nó. Từ đặc tính vôn-ampe của đèn LED, sự thay đổi của dòng điện thuận sẽ gây ra sự thay đổi tương ứng trong điện áp thuận. Nói một cách chính xác, giảm dòng chuyển tiếp cũng sẽ gây ra giảm điện áp chuyển tiếp.
Vì vậy, khi dòng điện giảm xuống, điện áp của đèn LED cũng sẽ giảm, điều này sẽ làm thay đổi mối quan hệ giữa điện áp nguồn và điện áp tải.
Do đó, từ các đặc tính vôn-ampe của đèn LED, chúng ta biết rằng việc giảm độ sáng của nguồn sáng LED không thể đạt được chỉ đơn giản bằng cách giảm điện áp đầu vào hoặc dòng điện đầu vào của đèn LED. Ngoài ra, dạng sóng của sóng sin của đèn LED khác với dạng sóng của đèn sợi đốt, vì vậy không thể chỉ đơn giản thay đổi góc dẫn của nó để đạt được mục đích thay đổi giá trị hiệu dụng của nó (hiệu quả làm mờ).
Ví dụ về các đặc tính của Volt-Ampe
Để mọi người dễ hiểu hơn về các đặc điểm trên, chúng tôi xin đưa ra các ví dụ như sau:
Ví dụ, trong một đèn LED có đầu vào là 24V, 8 đèn LED công suất cao 1W được mắc nối tiếp. Khi dòng thuận là 350mA thì điện áp thuận của mỗi đèn LED là 3,3V nên 8 cái mắc nối tiếp là 26,4V nên điện áp tải cao hơn điện áp vào. Do đó, các kỹ sư nên sử dụng nguồn dòng không đổi> 24V khi bắt đầu thiết kế.
Tuy nhiên, để làm mờ, dòng điện được giảm xuống 100mA. Tại thời điểm này, điện áp phía trước chỉ là 2,8V, và chuỗi 8 được kết nối thành 22,4V, và điện áp tải trở nên thấp hơn điện áp đầu vào. Bằng cách này, nguồn dòng điện không đổi> 24V sẽ hoàn toàn không hoạt động, và cuối cùng đèn LED sẽ nhấp nháy.
Tại thời điểm này, bạn có thể chọn nguồn dòng điện không đổi (điện áp rộng) bậc xuống. Ví dụ: nguồn dòng điện không đổi 10V-30V được sử dụng để làm mờ, nhưng nếu nguồn dòng điện không đổi bậc xuống (điện áp rộng) này được điều chỉnh thành điện áp thuận thấp, dòng tải của đèn LED cũng sẽ trở nên rất thấp.
Do đó, tỷ lệ bước xuống là rất lớn, vượt quá phạm vi làm việc bình thường của nguồn dòng điện không đổi bước xuống (điện áp rộng) này, và cũng sẽ làm cho nó không thể hoạt động và gây ra hiện tượng nhấp nháy.
Đặc điểm của dòng điện không đổi
Ngoài ra, nguồn dòng điện không đổi bậc xuống (điện áp rộng) có thể hoạt động ở độ sáng thấp trong thời gian dài, điều này sẽ làm giảm hiệu suất và tăng nhiệt độ tăng lên và không hoạt động được. Bởi vì hiệu suất của nguồn dòng điện không đổi bước xuống (điện áp rộng) có liên quan đến tỷ lệ bước xuống. Tỷ lệ bước xuống càng lớn thì hiệu suất càng giảm và tổn thất điện năng trên chip càng lớn, sẽ làm hỏng tuổi thọ của nguồn dòng điện không đổi và nguồn sáng LED.
Bởi vì nhiều người không hiểu vấn đề, họ luôn cố gắng tìm ra vấn đề trong mạch làm mờ, điều này là vô ích.
SCR mờ
Đèn sợi đốt thông thường và đèn halogen thường sử dụng thyristor để làm mờ. Vì đèn sợi đốt và đèn halogen hoàn toàn là thiết bị điện trở nên chúng không yêu cầu điện áp đầu vào phải là sóng hình sin. Vì dạng sóng dòng điện của nó luôn giống dạng sóng điện áp, cho dù dạng sóng điện áp lệch với sóng hình sin như thế nào, miễn là giá trị hiệu dụng của điện áp đầu vào thay đổi thì đèn có thể bị mờ đi.
Tuy nhiên, việc điều chỉnh nguồn sáng LED bằng cách làm mờ thyristor sẽ gây ra những sự cố không mong muốn. Tức là, bộ lọc LC ở đầu vào sẽ làm cho thyristor dao động. Dao động này là không quan tâm đối với đèn sợi đốt, vì quán tính nhiệt của đèn sợi đốt làm cho mắt người không nhìn thấy được dao động này. Tuy nhiên, tiếng ồn âm thanh và hiện tượng nhấp nháy sẽ được tạo ra đối với công suất phát của đèn LED.
Ngoài ra, việc làm mờ thyristor sẽ phá hủy dạng sóng của sóng sin, do đó làm giảm giá trị hệ số công suất của nó (thường nhỏ hơn 0,5). Do đó, việc làm mờ thyristor làm giảm đáng kể hiệu suất hệ thống của đèn LED. Hơn nữa, dạng sóng làm mờ thyristor làm tăng hệ số hài, và dạng sóng không hình sin sẽ gây ra tín hiệu nhiễu nghiêm trọng (EMI) trên đường dây gây ô nhiễm lưới điện. Trong trường hợp nghiêm trọng, nó thậm chí có thể làm tê liệt lưới điện.
Phương pháp làm mờ PWM (Điều chế độ rộng xung)
Đọc đến đây, bạn có thể hỏi: "Phương pháp làm mờ điện áp hoặc dòng điện và thyristor thấp hơn không phù hợp để làm mờ nguồn sáng LED, vậy phương pháp phù hợp nhất là gì?"
Nó có phải là một phương pháp làm mờ tương tự (1-10V) không? Không. Làm mờ analog phải đối mặt với một thách thức nghiêm trọng, đó là độ chính xác của dòng điện đầu ra.
Hầu hết mọi trình điều khiển đèn LED đều cần một số loại điện trở nối tiếp để phân biệt dòng điện và dung sai, độ lệch và độ trễ trong bộ điều khiển làm mờ tương tự (1-10V) dẫn đến một lỗi tương đối cố định. Điều này sẽ làm giảm độ chính xác của dòng điện đầu ra và không thể xác định, kiểm soát hoặc đảm bảo dòng điện đầu ra cuối cùng.
Do đó, để đảm bảo hiệu quả làm mờ của nguồn sáng LED, một trong những điểm quan trọng là giảm sai số dòng điện đầu ra và cải thiện độ chính xác dòng điện trong hệ thống vòng kín.
Nguyên lý hoạt động của phương pháp làm mờ PWM (Điều chế độ rộng xung)
Phương pháp làm mờ PWM (Pulse Width Modulation) có thể giải quyết rất tốt các vấn đề trên. Bởi vì đèn LED là một diode, nó có thể đạt được tốc độ chuyển đổi nhanh chóng và tốc độ chuyển đổi cho phép của nó có thể cao tới micro giây hoặc hơn, điều này không có thiết bị phát sáng nào sánh kịp.
Do đó, miễn là nguồn điện được thay đổi thành nguồn dòng điện không đổi xung, độ sáng có thể được thay đổi bằng cách thay đổi độ rộng xung. Phương pháp này được gọi là làm mờ điều chế độ rộng xung (PWM).
Phương pháp làm mờ này giống như một cái cống đóng mở trong micro giây hoặc hơn. Do tần số đóng cắt của cống quá nhanh nên chúng ta không thể nhận ra trạng thái chuyển mạch của nó bằng mắt thường, do đó, chúng ta chỉ có thể nhận biết tần số chuyển đổi tần số chuyển mạch của nó thông qua lượng nước hạ lưu.
Ngoài ra, do cống thay đổi chu kỳ làm việc của lưu lượng nước đầu ra (lưu lượng nước hiệu quả), không làm thay đổi áp lực nước tức thời và tốc độ chảy tức thời của dòng nước, do đó, hoạt động đóng mở của cống cho thêm hơn micro giây sẽ không ảnh hưởng đến công việc phát điện của thủy điện. Vì áp suất nước tức thời và lưu lượng tức thời không đổi nên lượng nước hạ lưu và tổng lượng điện năng thay đổi là bao nhiêu.
Do đó, phương pháp làm mờ PWM (điều chế độ rộng xung) không thay đổi điện áp tức thời và dòng điện tức thời của đầu nối PN LED đầu vào, nhưng thay đổi chu kỳ làm việc của dòng điện đầu ra, do đó thay đổi độ sáng của nó.
Ưu điểm của phương pháp làm mờ PWM (Điều chế độ rộng xung)
Phương pháp làm mờ LED PWM (Điều chế độ rộng xung) có những ưu điểm sau:
- Sẽ không có bất kỳ sự thay đổi sắc ký đồ LED nào, bởi vì đèn LED luôn hoạt động giữa dòng biên độ đầy đủ và 0.
- Nó có độ chính xác làm mờ rất cao, vì dạng sóng xung có thể được điều khiển với độ chính xác cao, do đó dễ dàng đạt được độ chính xác đến một phần vạn.
- Ngay cả khi ánh sáng được làm mờ trong phạm vi rộng cũng sẽ không xảy ra hiện tượng nhấp nháy. Bởi vì các điều kiện làm việc (tỷ lệ tăng hoặc tỷ lệ buck) của nguồn dòng điện không đổi sẽ không bị thay đổi, các vấn đề như quá nhiệt ít xảy ra hơn.
- Nó có thể được kết hợp với công nghệ điều khiển kỹ thuật số (DALI / DSI / DMX 512) để điều khiển, vì tín hiệu điều khiển kỹ thuật số có thể dễ dàng chuyển đổi thành tín hiệu PWM.
Nhược điểm của phương pháp làm mờ PWM (Điều chế độ rộng xung)
Mặc dù phương pháp làm mờ LED PWM (Điều chế độ rộng xung) có nhiều ưu điểm, nhưng cần chú ý hai vấn đề sau:
- Sự lựa chọn của tần số xung. Bởi vì đèn LED ở trạng thái chuyển đổi nhanh, nếu tần số hoạt động rất thấp, mắt người sẽ cảm thấy nhấp nháy. Để tận dụng hết hiện tượng thị giác còn sót lại của mắt người, tần số hoạt động của nó phải cao hơn 100 Hz, tốt nhất là 200 Hz.
- Loại bỏ tiếng hú do mờ. Mặc dù mắt người không thể phát hiện trên 200Hz, nhưng nó nằm trong phạm vi thính giác của con người cho đến 20kHz. Lúc này, có thể nghe thấy tiếng nói nhỏ nhất. Có hai cách để giải quyết vấn đề này. Một là tăng tần số chuyển mạch lên trên 20kHz, vượt ra khỏi phạm vi thính giác của con người. Một phương pháp khác là tìm ra thiết bị tạo ra âm thanh và xử lý nó.
Hiện tại, một số nhà sản xuất bộ nguồn, trình điều khiển và hệ thống điều khiển kỹ thuật số LED đã giải quyết rất tốt các vấn đề trên.
=> Xem thêm: Chia sẻ nơi bán trụ đèn đường sân vườn chất lượng
Ví dụ, bộ nguồn và trình điều khiển có thể điều chỉnh độ sáng LED của Tridonic đều sử dụng công nghệ làm mờ PWM (Điều chế độ rộng xung). Tín hiệu điều khiển của nó áp dụng công nghệ DALI (Giao diện chiếu sáng địa chỉ kỹ thuật số), kết hợp với hệ thống điều khiển ánh sáng kỹ thuật số, để tạo ra dòng sản phẩm điều khiển LED kỹ thuật số hoàn toàn.
Ngoài ra, các sản phẩm động cơ đèn LED mới nhất của TRIDONIC dựa trên công nghệ PL-LED. PL-LED đề cập đến công nghệ LED phosphor sáng tạo của TRIDONIC, có thể nhận ra sự thay đổi của màu sắc và nhiệt độ màu trong cùng một nguồn sáng LED. Đồng thời, nhiệt độ màu cố định (ví dụ: 2700K-6200K) hoặc màu (ví dụ: RGB) có thể được chọn thông qua phần mềm và điều khiển độ mờ, đây là trạng thái cao nhất của công nghệ làm mờ kỹ thuật số ứng dụng LED.
Công nghệ làm mờ DALI
Ưu điểm của công nghệ làm mờ DALI
Công nghệ làm mờ nguồn sáng LED tốt đòi hỏi công nghệ tín hiệu điều khiển LED tốt phải phù hợp và hợp tác để trở thành một hệ thống hiệu quả, ổn định và đáng tin cậy. Như đã đề cập trước đó, phương pháp làm mờ LED PWM (Pulse Width Modulation) có một ưu điểm vượt trội, đó là tín hiệu điều khiển kỹ thuật số có thể dễ dàng chuyển đổi thành tín hiệu PWM.
Trong tín hiệu điều khiển kỹ thuật số của ánh sáng, DALI (Digital Addressable Lighting Interface) có tính năng vượt trội vô song so với các tín hiệu điều khiển kỹ thuật số chiếu sáng khác. Nó cũng là ứng dụng chính của tín hiệu điều khiển kỹ thuật số trong ngành chiếu sáng, là một tiêu chuẩn quốc tế mở.
Do đó, sự kết hợp giữa chế độ làm mờ PWM (Điều chế độ rộng xung) và DALI (Giao diện chiếu sáng có địa chỉ kỹ thuật số) có thể được mô tả là “ngựa tốt với yên tốt” và mỗi loại đều có những ưu điểm riêng. Công nghệ làm mờ PWM (Pulse Width Modulation) giải quyết vấn đề làm mờ cuối cùng của nguồn sáng LED, trong khi công nghệ DALI (Digital Addressable Lighting Interface) giải quyết vấn đề điều khiển, phản hồi và kết nối mạng của từng đèn LED.
Đặc điểm của công nghệ làm mờ DALI
Đặc điểm lớn nhất của công nghệ DALI (Digital Addressable Lighting Interface) là một đèn duy nhất có một địa chỉ độc lập. Thông qua phần mềm hệ thống DALI, một đèn đơn hoặc bất kỳ nhóm đèn nào có thể được điều chỉnh độ sáng và chuyển mạch chính xác, bất kể đèn ở trong cùng một mạch hay các mạch khác nhau về dòng điện mạnh.
Có nghĩa là, điều khiển ánh sáng không liên quan gì đến mạch dòng điện mạnh. Phần mềm hệ thống DALI có thể giải quyết độc lập một hoặc nhiều đèn trên cùng một mạch dòng điện mạnh hoặc các mạch khác nhau, để nhận ra điều khiển riêng lẻ và phân nhóm tùy ý.
Khái niệm này mang lại sự linh hoạt tuyệt vời cho việc điều khiển ánh sáng. Người dùng có thể tự do thiết kế các sơ đồ chiếu sáng phù hợp với nhu cầu của họ và có thể sửa đổi các yêu cầu điều khiển một cách tùy ý ngay cả trong quá trình vận hành sau khi lắp đặt mà không cần bất kỳ thay đổi nào đối với mạch điện.
Ưu điểm ứng dụng của việc kết hợp PWM và DALI
1. Thiết kế đơn giản và dễ thực hiện:
Trong thiết kế, miễn là chúng được kết nối với nhau thông qua giao diện tín hiệu kỹ thuật số, chúng được kết nối song song với đường điều khiển 2 lõi. Tất cả các nhóm và cảnh có thể được lập trình bằng phần mềm máy tính trong quá trình cài đặt và gỡ lỗi. Nó không chỉ tiết kiệm chi phí đi dây, mà còn chỉ cần thay đổi cài đặt phần mềm mà không cần tua lại để sửa đổi thiết kế, bố trí lại và phân tách, rất đơn giản và dễ dàng.
2. Cài đặt đơn giản và tiết kiệm:
Dòng điều khiển DALI không có yêu cầu đặc biệt nào về dây và không có yêu cầu về cực tính trong quá trình lắp đặt. Chỉ cần cách ly đường dây điện chính và đường dây điều khiển. Dòng điều khiển không cần được che chắn. Cần lưu ý rằng khi dòng điện trên đường dây điều khiển là 250mA và chiều dài đường dây là 300 mét, điện áp rơi không vượt quá 2V. Đường dây điều khiển và đường dây điện có thể song song, không cần chôn đường dây riêng rẽ. Thiết kế nhỏ gọn của các thành phần điều khiển không cần tủ điều khiển đặc biệt nên việc lắp đặt rất đơn giản và tiết kiệm.
3. Hoạt động đơn giản và thuận tiện:
Trình điều khiển PWM LED với giao diện điều khiển DAL I có thể tự động xử lý quá trình đốt nóng trước dây tóc, đánh lửa, làm mờ, chuyển mạch, phát hiện lỗi và các chức năng khác. Giao diện người dùng rất thân thiện, người dùng có thể vận hành và điều khiển mà không cần hiểu sâu về nó. Ví dụ: nếu lệnh thay đổi cảnh hiện tại được gửi, mỗi trình điều khiển đèn LED có liên quan sẽ tính toán tỷ lệ làm mờ theo sự khác biệt giữa độ sáng hiện tại và độ sáng yêu cầu của cảnh để đạt được rằng tất cả các nguồn sáng LED được đồng bộ hóa với cảnh cần thiết độ sáng.
4. Kiểm soát chính xác và đáng tin cậy:
DALI là tín hiệu kỹ thuật số, khác với tín hiệu tương tự. Tín hiệu của 1010 có thể nhận ra điều khiển không bị nhiễu và sẽ không làm sai lệch tín hiệu điều khiển do sụt áp đường dài. Do đó, ngay cả khi dây điều khiển tín hiệu kỹ thuật số DALI và dây mạnh nằm trong cùng một ống dây, nó sẽ không bị nhiễu. Tín hiệu DALI là tín hiệu truyền hai chiều, không chỉ truyền các lệnh điều khiển về phía trước mà còn cung cấp thông tin về trạng thái của trình điều khiển đèn LED, thông tin lỗi, công tắc và giá trị độ sáng thực tế cho hệ thống.
5. Nhiều ứng dụng:
Ngày nay, giao diện DALI không chỉ được sử dụng để làm mờ chấn lưu đèn huỳnh quang, các biến áp điện tử khác nhau cho đèn halogen vonfram, chấn lưu điện tử cho đèn phóng điện và đèn LED cũng sử dụng làm mờ giao diện DALI.
Thiết bị điều khiển cũng bao gồm: một máy thu thanh, một giao diện đầu vào chuyển mạch chuyển tiếp. Các bảng điều khiển chính khác nhau, bao gồm cả bảng hiển thị LED, đã có giao diện DALI, điều này sẽ làm cho việc ứng dụng DALI ngày càng rộng rãi hơn. Bộ điều khiển được mở rộng từ văn phòng nhỏ nhất thành tòa nhà văn phòng nhiều phòng, từ một cửa hàng đơn lẻ đến một khách sạn sao.
0 nhận xét bạn đọc:
Đăng nhận xét