Sterownik LED i wyłącznik ściemniacza

Dioda LED (dioda elektroluminescencyjna) to półprzewodnikowy element elektroniczny, który może emitować światło, a na początku mógł emitować jedynie czerwone światło o niskiej jasności. Dzięki innowacjom technologicznym dzisiejsze diody LED są w stanie emitować światło widzialne, podczerwone i ultrafioletowe, a ich jasność również znacznie wzrosła. Jednakże charakterystyka przewodzenia złącza PN diody LED determinuje jej zdolność do przystosowania się do bardzo wąskiego zakresu wahań napięcia i prądu zasilania. Niewielkie odchylenie może skutkować brakiem możliwości zaświecenia, poważnym zmniejszeniem skuteczności świetlnej, skróceniem żywotności, a nawet wypaleniem wiórów. Obecny zasilacz i zwykły zasilacz akumulatorowy nie nadają się do bezpośredniego zasilania diod LED, a sterowniki LED rozwiązują ten problem. Sterownik LED to elektroniczne urządzenie regulujące moc, które steruje diodą LED w celu emitowania światła lub zapewnienia normalnej pracy elementów modułu LED. Może napędzać diodę LED do stabilnej pracy w warunkach napięcia lub prądu.

Istnieją dwa główne rozwiązania techniczne sterowników LED: napęd liniowy i napęd przełącznikowy, każde z własnymi zaletami i wadami, odpowiednie dla różnych scenariuszy. Napęd typu przełącznikowego może osiągnąć dobrą dokładność sterowania prądem i wysoką ogólną wydajność, a jego metody stosowania dzielą się głównie na dwie kategorie: obniżanie i zwiększanie. Sterownik przełącznika obniżającego napięcie jest odpowiedni w sytuacjach, gdy napięcie zasilania jest wyższe niż napięcie na zaciskach diody LED, natomiast sterownik przełącznika obniżającego jest odpowiedni w scenariuszach, w których napięcie zasilania jest niższe niż napięcie na zaciskach diody LED. Ogólnie rzecz biorąc, izolowani kierowcy charakteryzują się wysokim bezpieczeństwem, ale stosunkowo niską wydajnością; Nieizolowani kierowcy mają wyższą wydajność, ale nieco mniejsze bezpieczeństwo. W zastosowaniach praktycznych wybór musi opierać się na konkretnych wymaganiach. Jazda liniowa to prostszy i bardziej bezpośredni sposób sterowania aplikacjami. W zastosowaniu białej diody LED klasy oświetleniowej, chociaż występują problemy, takie jak niska wydajność i słaba możliwość regulacji, ze względu na prosty obwód i mały rozmiar, nadal ma ona wiele zastosowań w niektórych specyficznych sytuacjach. Wraz ze wzrostem dojrzałości technologii liniowego sterowania diodami LED o wysokim współczynniku mocy (PF), wydajność sterowania liniowego również stale się poprawia.

Technologia ściemniania pozwala użytkownikom dostosować jasność świateł do swoich potrzeb i otoczenia, tworząc odpowiednią atmosferę i znacznie oszczędzając energię. Istnieją dwie główne metody przyciemniania diod LED: ściemnianie analogowe i ściemnianie PWM (modulacja szerokości impulsu). Ściemnianie PWM kontroluje średni prąd diody LED, dostosowując cykl pracy sygnału impulsowego, zmieniając w ten sposób jasność. Sterownik HX3143 obsługuje częstotliwości ściemniania PWM w zakresie od 100 Hz do 50 kHz, z regulowanymi cyklami pracy od 0% do 100%. Zaletą tej metody jest to, że można dokładnie kontrolować średni prąd diody LED, przy dużej wydajności ściemniania. Zachowując wydajną jazdę, może zapewnić stabilną moc kolorów i uniknąć dryfu temperatury barwowej. Jednak ściemnianie PWM ma również swoje wady: podczas ściemniania łatwo jest wytworzyć słyszalny szum. Ściemnianie analogowe osiąga się poprzez dodanie regulowanego napięcia stałego do styku sterującego w celu ściemniania. Metoda jest prosta, a koszt urządzeń peryferyjnych stosunkowo niski, ale nie nadaje się do zastosowań wymagających stałej temperatury barwowej.

Przyciemnianie diod LED wiąże się z pewnymi wyjątkowymi wyzwaniami. Ze względu na stosunkowo mały prąd obciążenia diody LED, zwykłe trójzaciskowe dwukierunkowe przełączniki tyrystorowe mogą napotykać trudności w blokowaniu i utrzymywaniu charakterystyki prądowej. Moc lamp LED stosowanych w oświetleniu domu może wynosić 7,5 W (np. żarówki A19 -450 lumenów) lub więcej, ale prąd w stanie ustalonym jest znacznie niższy niż w przypadku lamp żarowych, a na początku każdego półcyklu napięcia przemiennego wystąpi szczyt prądu (do wartości szczytowej 6-8 A, podczas gdy prąd w stanie ustalonym jest mniejszy niż 100 mA). W odpowiedzi na te wyzwania stale pojawiają się innowacyjne rozwiązania. Obwód sterownika ściemniania diod LED o szerokim zakresie ściemniania wykorzystuje sterowany mikroprocesorem obwód prądu stałego i obwód kształtowania prądu do podziału jasności przyciemniania na ustawiony zakres jasności i dwie części poniżej ustawionego zakresu jasności w celu połączonego sterowania. Konstrukcja ta rozszerza dolną granicę konwencjonalnego zakresu jasności, rozwiązuje ograniczenie tętnienia przy regulacji jasności i umożliwia szerszą regulację zakresu jasności diod LED. Istnieje również opatentowana technologia, która rozwiązuje problem migania świateł podczas ściemniania. Dzięki zastosowaniu unikalnego obwodu sterującego ściemnianiem jednostka regulująca może obniżyć wartość napięcia odniesienia, gdy napięcie odniesienia jest niższe niż napięcie ściemniania DC. Powoduje to niższe napięcie ściemniania DC wymagane, gdy ściemnianie jest wyłączone, w porównaniu do sytuacji, gdy ściemnianie jest włączone, co pozwala uzyskać opóźnienie pomiędzy włączaniem i wyłączaniem ściemniania oraz rozwiązuje problem migających świateł.