Determinación del rango correcto de voltaje del controlador LED para una aplicación LED

Seleccionar un controlador LED con un rango de funcionamiento de voltaje adecuado (región de corriente constante) puede parecer bastante fácil, pero este artículo explicará que no es tan sencillo. En primer lugar, hay que darse cuenta de que los voltajes de avance de los LED no son idénticos de una matriz a otra. En segundo lugar, el voltaje del LED varía cuando la temperatura de la unión sube o baja. Dado que el funcionamiento correcto del controlador es crucial para la funcionalidad y confiabilidad de la lámpara, vale la pena analizar más en detalle estos factores que afectan el voltaje del LED. Este artículo explica las preocupaciones típicas de los voltajes de avance de LED y cómo determinar correctamente el margen necesario para el voltaje del controlador de LED.También sugiere buscar una nueva función que se encuentra en algunos nuevos controladores de LED que pueden funcionar con un voltaje de salida aumentado temporalmente para evitar el problema del alto voltaje del LED a temperaturas extremadamente bajas.

El diseño de una lámpara LED es un trabajo de ingeniería multidimensional que involucra preocupaciones de diseño óptico, térmico y eléctrico. Para lograr el objetivo de los requisitos ópticos, primero se decide el tipo y la cantidad de LED y su corriente de conducción. Dependiendo de ciertas consideraciones de seguridad y / o un enfoque de diseño modular, ciertos números de LED se colocan en la misma cadena y otros en paralelo. Cuando se definen estos factores, la primera estimación del voltaje de funcionamiento del LED se puede realizar multiplicando el número de LED en una cadena por el voltaje directo típico (V _directo ) de este LED.
V _{forward_total} = V _adelante x Num / String
El cálculo anterior da una idea aproximada sobre el rango de voltaje de funcionamiento y, junto con la corriente de conducción determinada, se conocerá el requisito de potencia. Sin embargo, este número no es un valor absoluto y no es adecuado para garantizar un diseño eléctrico adecuado. Para que el diseño se preocupe por el voltaje del controlador, el voltaje del LED debe considerarse por 1) característica VI, 2) variación de producción y 3) coeficiente de temperatura.
En el párrafo siguiente, estos 3 aspectos se explican por separado, y al final del artículo, se proporciona un ejemplo de estimación de voltaje y pasos de elección del controlador LED.

Características LED V / I

Para un LED ideal, el voltaje directo no cambia cuando aumenta la corriente (Fig. 1). En realidad, el voltaje directo SÍ cambia con la corriente, y es importante verificar el voltaje del LED en función de la corriente de diseño real en lugar de consultar la condición de prueba estándar de la especificación.
En el siguiente ejemplo, la especificación muestra que el voltaje típico del LED es de 3,2 V. Si el LED no se usa a 350mA sino a 1A, entonces, en lugar de 3.2V / LED, el voltaje LED típico real es 3.8V / LED. Esta diferencia de 0,6 V podría conducir a un resultado muy diferente cuando se colocan en serie una gran cantidad de LED. Además, la situación puede empeorar si el controlador de LED tiene una corriente de ondulación alta que daría como resultado una corriente máxima superior a 1 A y, por lo tanto, el voltaje máximo superaría los 3,8 V.

Caracteristicas	Unidad	Mínimo	Típico	Máximo
Voltaje directo (@ 350mA, 85 ° C)	V		3.2	3,48

Tolerancia de producción de LED:

Los voltajes de avance de LED en cada dado tienen variaciones debido a la deriva del proceso. Una producción madura debe proporcionar una tolerancia más estricta que resulte en una distribución normal (por ejemplo, Fig. 3). La tolerancia de voltaje típica debido a la variación de producción es menos del 10%, lo que puede derivarse indirectamente de la relación máxima a típica en el voltaje directo típico en la hoja de datos del LED (consulte la Tabla 1, columnas 4 y 5). Los datos de producción, como la distribución de voltaje directo real, por otro lado, pueden tener que verificarse directamente con el fabricante de LED.
Aunque el máximo / mínimo absoluto es +/- 10%, estadísticamente, cuantos más LED estén conectados en serie, es más probable que el voltaje directo combinado se establezca alrededor del valor de voltaje típico. Se recomienda crear un margen de tensión, un margen del 10% del voltaje típico se considera seguro. También se puede considerar un margen mayor, que pondría al conductor en mejores condiciones de trabajo y alargaría la vida útil del conductor.

Fig 3 Distribución de voltaje directo LED de producción

LED Vf. Vs. Temp

El voltaje directo del LED tiene un coeficiente de temperatura negativo, esto significa que cuanto mayor es la temperatura, menor es el voltaje directo. Como un LED es un elemento de autocalentamiento, con un diseño térmico adecuado de la lámpara, la temperatura de trabajo continua y el voltaje de funcionamiento del LED son normalmente bastante estables. El peor de los casos se produce cuando la lámpara se enciende a baja temperatura. Para estimar el requisito de voltaje adicional a baja temperatura, la especificación LED proporciona una curva VT típica de acuerdo con la condición de prueba estándar (por ejemplo, 350 mA). Muchos fabricantes también proporcionan una herramienta de software para verificar el voltaje de acuerdo con parámetros variables como la temperatura de unión (T _j ), la corriente de conducción, etc.

Puede haber una diferencia dramática en el requisito de voltaje debido a la baja temperatura y el requisito de voltaje debido a la tolerancia de producción o la diferencia de corriente. En el primer caso, el requisito de voltaje es solo temporal y, por lo tanto, el espacio libre de voltaje no necesita reservarse permanentemente.
En el mercado, existen algunos controladores LED avanzados equipados con función de adaptación de voltaje para hacer frente a los requisitos de voltaje a corto plazo.
El HLG-480H-C de Mean Well, por ejemplo, tiene una función de “adaptación al entorno” que puede reducir automáticamente su corriente de salida para intercambiarla por un voltaje de salida más alto mientras mantiene la potencia de salida total dentro de la clasificación de especificación. A medida que la lámpara se enciende y se calienta gradualmente, el voltaje vuelve a caer a un nivel normal y luego la corriente también volverá al valor de diseño original. La función de adaptación al entorno proporciona un 20% más de espacio para la cabeza de voltaje que el controlador LED común. El HLG-480H-C1400 que funciona a 171 ~ 343 V puede aumentar temporalmente a 412 V para garantizar que las lámparas se enciendan correctamente a temperaturas extremadamente bajas (por ejemplo, -40 ° C).

La serie de potencia constante HVGC, de manera similar, permite un voltaje de salida más alto cuando la corriente se atenúa. También hay diferentes posibilidades para otros modelos. Si tiene alguna pregunta sobre el problema de inicio de LED, comuníquese con MEAN WELL para obtener las mejores sugerencias.

Fig.4 Temperatura frente a voltaje directo

Ejemplo y resumen:

Un diseño de lámpara utiliza 100 LED como en la Fig. 2, la corriente de conducción es 1.05A. Hay 2 cadenas en total, lo que significa que cada cadena tiene 50 LED. La temperatura de funcionamiento más baja de acuerdo con las especificaciones de la lámpara es 0 ° C. Para definir el requisito de voltaje:

Solución 1: Ingrese estos parámetros en el software de la PC y obtenga el punto de operación del LED con margen.
Consulte con el fabricante con más detalles.

Solución 2: Verifique la hoja de datos de LED y siga los pasos a continuación:

Paso 1: Verifique la curva LED VI, encuentre el voltaje en la curva de acuerdo con la corriente destinada.

De acuerdo con la Fig.2, el voltaje directo típico del LED a 1.05A es 3.8V

Paso 2: Multiplique este voltaje por el número de LED en una cadena.

3,8 (V) x 50 (piezas) = 190 V

Paso 3: Considerar la tolerancia de producción utilizando la relación de voltaje máximo a tipo.

3.48 (V) / 3.2 (V) = 108.75%
190 (V) x 108.75% = 206.6 (V)

Resumen breve: El
voltaje directo total del LED típico es 190V El
voltaje directo total del LED en el peor de los casos es 207V *
(* ondulación de corriente del controlador no se considera aquí.)

Paso 4: Considerar el coeficiente de temperatura para evaluar el voltaje de arranque en el peor de los casos.

De la Fig. 4, Typ. el voltaje a 0 ° C es de 3,6 V, a 85 ° C es de 3,2 V.
Suponga que la lámpara LED funciona normalmente a Tj 85 ° C
3,6 (V, Tj = 0) / 3,2 (V, Tj = 85) = 1,125 <1,2
En el arranque en frío
, el voltaje directo total del LED típico es 190V x 1,2 = 228 V　
Voltaje directo total del LED El peor de los casos es 207 V x 1,2 = 248,4 V

Modelo sugerido: HLG-480H-C2100, el motivo es el siguiente

La lámpara LED necesita los típicos 190 V y 2,1 A (399 W), en el peor de los casos 207 V (435 W). Esto está dentro de la clasificación HLG-480C. Además, el HLG-480H tiene una ondulación de corriente muy baja, por lo que se puede ignorar la influencia de la ondulación en el cambio de voltaje del LED. A temperaturas frías, el requisito de voltaje puede ser temporalmente superior a 249 V, lo que no está dentro de la región de corriente constante normal; sin embargo, esta situación rara vez sucederá y puede cubrirse con la función de adaptación ambiental de HLG-480H-C2100 que admite como máximo 275 V con la corriente reducida.