21. sajandil on energia tarbimine järjest enam tähelepanu keskmes kogu ühiskonnas. Tänu põhinõudlusele valgustuse järele, kuidas kasutada rohkem energiat suurema valgustuse tekitamiseks, on muutunud uute valgustustehnoloogiate uurimiseks suurteks jõuks. Algsest kütusevalgusest kuni hõõglambideni, alates luminofoorlampidest kuni erinevate luminestsentsmaterjalidega on tekkinud LED-valgustustehnoloogia. Tänapäeva ühiskonnas soodustab mitmesuguste meediumiseadmete valgustuskeskkonna nõuete diferentseerimine inimeste uurimist, kuidas valgustamiseks kasutada mitmesuguseid kõrge heledusega valgusdioodi. Valgustusega valgusdioodide rakendamine on pööranud suurt tähelepanu.
LED põhiprintsiip ja jõudlusnäitajad
Esiteks tutvustage LED-ide põhiprintsiipe ja toimivust. LED-i põhistruktuur on elektroluminestsents-pooljuhtmaterjal, mis asetatakse pliidiplaadile ja seejärel pitseeritakse epoksüvaiguga, et kaitsta sisemist südamikku. Seetõttu on LED-l hea seismiline jõudlus. Valgusdioodi südamikuosa on p-tüüpi pooljuhtide ja n-tüüpi pooljuhtmaterjalist koosnev vahvl, ja p-tüüpi pooljuhtide ja n-tüüpi pooljuhtte vahelist üleminekukihi nimetatakse PN-ristmikuks. Mõne PN-pooljuhtmaterjalide ristmikul rekombinante süstitud vähemusostuvõtjad enamus kandjatega, et vabastada valguse ületav energia, muutes seega otse elektrienergiat valguse energiaks. PN-ristmik lisab vastupidise pinge, ja vähemusosalejaid on raske süstida, nii et nad ei eralda valgust. Kui see on ettepoole tööasendis (st on mõlema otsaga ettepoole suunatud pinge), siis kui vool jõuab LED-i anoodist katoodini, tekitab pooljuhtkristall ultraviolett-infrapuna kiirgust erinevate värvide ja Valguse intensiivsus on seotud praegusega.
LED-valgusallikatel on järgmised omadused:
1. Pinge: LED-suunaline juhtimispinge tööpinge on madal, seda saab juhtida madalpinge toiteallikana, toitepinge erineb vastavalt lõpptootele, on suhteliselt ohutu valgustusseade, mis on eriti sobiv avalikele kohtadele.
2. Efektiivsus: sama valgustuse korral väheneb energiakulu 80% võrra võrreldes hõõglambiga, millel on sama valgusefekt.
3. Kasutamine: iga LED-kiip on 3-5 mm ruutu, nii et seda saab valmistada erineva kujuga ja sobida muutuva keskkonna jaoks.
4. Stabiilsus: tavaliselt on 100 000 tundi kerge lagunemine esialgne 50%.
5. Reaktsiooniaeg: hõõglambi reageerimisaeg on millisekundiline ja LED-märgutule reageerimisaeg on nanosekund.
6. Keskkonnareostus: kahjulik metalli elavhõbe puudub.
7. Värv: LED-valgus ja helenduv efektiivsus on seotud LED-ide valmistamise materjalide ja protsessidega. Praegu on kolm peamist värvi punane, roheline ja sinine.
8. Hind: Võrreldes hõõglampidega, on LED-de hind kõrgem. Mitmete LED-de hind võib olla võrreldav hõõglambi hinnaga. Kuid tehnoloogia arenguga võib hinna / tootlikkuse suhet järk-järgult parandada.
LED juhtimislahendus
Alates LED-ide tulekust on LED-id saanud suurt tähelepanu. LED-juht-seadmeid ja juhtimismeetodeid uuendatakse pidevalt, et juhtida LED-i efektiivsemalt inimeste valgustusse. Alates varase DC / DC vahelduvvoolutoite laadimispummist, samuti madala küljesüstalt ja LDO-st kulude jaoks valivad inimesed erinevatel rakendustel erinevad ajamisiinid, mis on turul kuum kohapeal. Kaasaskantavate toodete displei taustvalgus on LED-taustavalgus rakendus. Peamine turg, järgmine on kaasaskantavate toodete taustvalgustuse kuvamiseks, tutvustatakse mitmeid ühiseid LED juhtlahendusi.
1. Step-up DC / DC vahelduvvoolutoide realiseerib LED-i juhtimist
Programmi peamised omadused on: madala sisendpinge, isegi 0,7V (ühe akuga kuivaku). Tehnoloogilise arengu perspektiivist ilmneb varasemast seerianumber, tehnoloogia on küpsem ja efektiivsus on kõrgem. Tüüpiline rakendussüsteem on näidatud joonisel 1.
Joonis 1: Tüüpiline rakendusjoon LED-juhitavale samm-alalisse alalisvoolu / alalisvoolu toiteallikale.
Selle rakenduse režiimis võtab varajane draiveri kiip peamiselt kasutuselolevat tagasiside režiimi ja LED-i vool määratakse vastavalt VFB / Rb-le. DC / DC tagasiside pinge VFB on üldiselt umbes 1,2 V, mis piirab tõhusa efektiivsuse edasist parendamist, ennast DC / DC-i efektiivsus on umbes 80%. Selles rakenduses vähendatakse tegelikku efektiivsust rohkem. Tehnoloogia täiustamisel võib VFB pinge vähendamine 0,1 V piirides suurendada efektiivset efektiivsust üle 85%, eriti sõites. 2-3 tuld rakenduse olekus. Selle programmi eelised ja puudused on järgmised:
Eelised: küpsed tehnoloogiad, suhteliselt madal hind, kõrge heleduse ühtlus ja kõrge ohutute tegur uute tehnoloogiliste uuenduste kaudu, nagu näiteks joonisel 1 kujutatud ülepingekaitse funktsioon või pinge ja voolu tagasiside kombinatsioon. Eriti suurte ekraanidega taustavalgustusega. Kuna ekraaniefekti saavutamiseks on vaja rohkem LEDid, on heleduse ühtsus ja ühtsus väljakutseteks, millega tuleb silmitsi seista.
Puudused: oma induktiivsuse kasutamine piirab liini suurust ja kõrgust ning toob kaasa probleeme, mida insenerid ei soovi - EMI töötlemine, eriti raadiosagedusala läheduses, nõuab häirete jaoks spetsiaalset töötlemist, muidu viib see RF vastuvõtt. Tundlikkus väheneb ja isegi heliosa häired, nagu näiteks audio väljundvool, häirivad heli. Lisaks sellele ei pruugi LED-ekraan selle rakenduse puhul korralikult ebaõnnestuda kogu LED-i rida, mille tagajärjel inimesed ei soovi näha.
2. Mahtuv laadimispumba ajami režiim
See on suhteliselt uus juhtimisviis. Lihtsamalt öeldes kasutab mahtuvuslik laadipump pumba võimenduse ja kondensaatorite energiasäästu saavutamiseks lülitit ja ostsillaatorit, loogikat ja võrdluskontrollerit. Tänu oma kõrgsageduslikule tööle saab kasutada väikeseid keraamilisi kondensaate (1μF), mis minimeerib ruumi ja kulusid. Laadimispumbal on kaks töörežiimi, konstantse pingerežiimi ja pidevvoolu režiimi.
1) Pidev pinge laadimispump. Shengbangi mikroelektroonika SGM3110 on pidevpinge režiimiga laadimispump. Konstantse pingerežiimi laadimispumba tööomaduste tõttu on see kõrge lülitus sagedus ja suur tipp-mööduva vool. Seetõttu vajavad insenerid PCB plaanis erilist tähelepanu. Vaja on, et perifeerne kondensaator oleks seadme enda jaoks võimalikult lähedal. Perifeerne juhtmestik peab olema võimalikult lühike. Perifeerne PCB peaks olema nii suur kui võimalik. Perifeerne kondensaator peaks olema otseselt ühendatud SGM3110 maapinnaga. Juhul kui juhtmestik on piiratud, saab see läbi suure trükkplaadi läbida. Ja mitu viasid hea maandamiseks.
Tõhususe arvutamise meetod: η = Iout * Vout / Iin * Vin
Kuna seadmel endal on lülituskahjustus ja kondensaatori lekkimine, on tegelik efektiivsus madalam kui see väärtus, mis on seotud tootja protsessitehnoloogiaga. Selle LED-sõidurežiimi kasutamine on see, et see võib lihtsustada perifeerseid jooni ja vähendada toodete kulusid. Eriti väikese suurusega ekraanide puhul kasutatakse 1-2 LED-d kui ekraaniefekti; või kasutatakse mälupulgatena, et saavutada 250mA voolu väljund 100mS-s; või lihtne DC / DC 5V võimendus lihtsustatud versioon, mitte induktiivne DC / DC võimendus, vähendades kulude ja toote EMI küsimusi. Ebasoodsas olukorras on see, et on olemas ainult lihtne topelt-tõuke režiim, efektiivsus on madalam, enamik aja efektiivsus on madalam kui 70%, tegelik kasutusmäär tõhusus on madalam ja märkimisväärne osa sellest tarbitakse praeguses piiravas takistis. Mitme valgusdioodi juhtimise korral sõltub tagantvalguse järjepidevus LEDi ja voolu piiravate takistite täpsusest.
2) Pidev voolurežiimi laadimispump. LED-juhtimise efektiivsuse täiendavaks parandamiseks tutvustas Shengbang Microelectronics 2008. aasta teises kvartalis konstantset voolurežiimi laadimispumpa SGM3123 1X, 1.5X ja 2X võimendusega. Pideva praeguse režiimi laadimispumba kaudu sisemine loogika kontroll mida kasutatakse iga LED-i praeguse jagamise saavutamiseks, nii et LED-de heledust hoitakse võrdselt ja samal ajal paraneks LED-i efektiivsus nii palju kui võimalik.
Selles rakenduses hoitakse LED-i heleduse järjepidevust praeguse peegli kontrolltehnoloogia abil, iga kanali LED-voolu viga ei ületa 2% ja 1X, 1.5X võimendusrežiim muudab LED tasakaalustatuse efektiivsuse ja LED on suur. Mõnede töötundide ajal võib sõidu efektiivsus olla üle 80%. Tüüpilised kasutusliinid on toodud joonisel 2.
Joonis 2: tavapärane rakendusjoon konstantse voolurežiimi laadimispumbal SGM3123.
LED-väljundvoolu seadistamiseks kasutage erinevaid takistusväärtusi: ILED = Gain * VIset / RISset. Erinevatel tootjatel on erinevad koefitsiendid. Samal ajal kui laadimispumbate tehnoloogia innovatsioon, leidsid inimesed ka seda, et ta kasutab LED-d, et juhtida DC / DC-st rea eeliseid, vähendada kulusid, vähendada juhi parda suurust ja vältida EMI interferentsi.
3. Kulude ja jõudluse saavutamiseks on olemas ka palju teisi juhtimismeetodeid, näiteks väikese külje LED-draivereid. Võrreldes konstantse voolu režiimi laadimispumbaga, puudub ainult laadimispumba võimendus ja praeguse püsivoolu töötlemise osa on sama. Võrreldes praeguse režiimi tasu pumba suhtega on see suhteliselt madal. Puuduseks on see, et kui aku pinge langeb madalale tasemele, näiteks 3,6 V, on lineaarne töötlemine äkilise suure koormuse korral: telefon on helistamiseks või pildistamiseks, muusika esitamiseks MP3-mängides, MP4 mängides video, põhjustab pinge kõikumist, pinge langeb 0,1 ~ 0,2 V, siis langeb süsteemi pinge 3 võrra.
