In de 21e eeuw wordt energieverbruik steeds meer het aandachtspunt in de hele menselijke samenleving. Vanwege de basisvraag naar verlichting is het gebruik van meer energie om meer verlichting te genereren een enorme drijvende kracht geworden voor het verkennen van nieuwe verlichtingstechnologieën. Van de originele brandstofverlichting tot gloeilampen, van fluorescentielampen tot verschillende luminescerende materialen, LED-verlichtingstechnologie is naar voren gekomen. In de huidige maatschappij bevordert de differentiatie van de vereisten van de verlichtingsomgeving van verschillende media-apparaten verdere menselijke exploratie van het gebruik van verschillende LED's met hoge helderheid voor verlichting. De toepassing van LED's in verlichting heeft brede aandacht getrokken.
LED-basisprincipe en prestatiekenmerken
Laten we eerst de basisprincipes en prestatiekenmerken van LED's introduceren. De basisstructuur van de LED is een elektroluminescerend halfgeleidermateriaal dat op een gelode plank wordt geplaatst en vervolgens wordt afgedicht met epoxyhars om de interne kern te beschermen. Daarom heeft de LED goede seismische prestaties. Het kerndeel van de lichtemitterende diode is een wafer die is samengesteld uit een p-type halfgeleider en een n-type halfgeleider, en een overgangslaag tussen de p-type halfgeleider en de n-type halfgeleider wordt een PN-overgang genoemd. In sommige PN-knooppunten van halfgeleidermaterialen recombineren de geïnjecteerde minderheidsdragers met de meeste draaggolven om overtollige energie in de vorm van licht af te geven, waardoor elektrische energie direct wordt omgezet in lichtenergie. De PN-overgang voegt een omgekeerde spanning toe en minderheidsdragers zijn moeilijk te injecteren, zodat ze geen licht uitzenden. Wanneer het zich in de voorwaartse werktoestand bevindt (dwz de voorwaartse spanning wordt aan beide uiteinden toegepast), wanneer de stroom van de anode van de LED naar de kathode stroomt, zendt het halfgeleider-kristal licht van verschillende kleuren uit van ultraviolet naar infrarood, en de intensiteit van het licht is gerelateerd aan de stroom.
LED-lichtbronnen hebben de volgende kenmerken:
1. Voltage: LED voorwaartse geleiding werkspanning is laag, kan worden aangedreven door laagspanningsvoeding, de voedingsspanning varieert volgens het eindproduct, is een relatief veilige verlichtingsapparatuur, vooral geschikt voor openbare plaatsen.
2. Werkzaamheid: in het geval van dezelfde verlichtingssterkte wordt het energieverbruik met 80% verminderd in vergelijking met de gloeilamp met hetzelfde lichteffect.
3. Toepasbaarheid: Elke eenheid LEIDENE spaander is een vierkant van 3-5mm, zodat kan het in diverse vormen worden voorbereid en is geschikt voor een veranderlijke omgeving.
4. Stabiliteit: meestal 100.000 uur, het lichtverval is de eerste 50%.
5. Responstijd: de responstijd van de gloeilamp is milliseconden en de reactietijd van de LED-lamp is nanoseconde.
6. Milieuvervuiling: geen schadelijk metaalkwik.
7. Kleur: De LED-kleur en lichtefficiëntie zijn gerelateerd aan de materialen en processen voor het maken van LED's. Momenteel zijn er drie basiskleuren van rood, groen en blauw.
8. Prijs: Vergeleken met gloeilampen is de prijs van LED hoger. De prijs van meerdere LED's kan vergelijkbaar zijn met de prijs van een gloeilamp. Met de vooruitgang van de technologie kan de prijs / prestatieverhouding echter geleidelijk worden verbeterd.
LED-driveoplossing
Sinds de komst van LED's hebben LED's veel aandacht gekregen. LED-stuurprogramma's en aandrijfmethoden worden voortdurend bijgewerkt om LED's efficiënter te gebruiken voor menselijke verlichting. Van de vroege DC / DC-stroomvoorziening naar de laadpomp, evenals de low-side drive en LDO voor kosten, mensen kiezen verschillende aandrijflijnen in verschillende toepassingen, wat een hotspot in de markt is. De achtergrondverlichting van draagbare producten is LED-achtergrondverlichting. De belangrijkste markt, de volgende zal zijn voor de achtergrondverlichting van draagbare producten, introduceert verschillende algemene LED-driveroplossingen.
1. Step-UP DC / DC-schakelende voeding zorgt voor LED-aandrijving
De belangrijkste kenmerken van het programma zijn: lage ingangsspanning, zelfs zo laag als 0,7 V (eencellige droge batterij). Vanuit het oogpunt van technologische ontwikkeling lijkt de serie-aandrijving eerder te zijn, is de technologie volwassener en is de efficiëntie hoger. Een typische toepassingsschakeling wordt getoond in figuur 1.
Figuur 1: Typische applicatielijn voor een door LED aangestuurde step-up DC / DC-stroomvoorziening.
Voor deze toepassingsmodus neemt de vroege stuurprogrammaclip hoofdzakelijk de huidige terugkoppelingsmodus over en wordt de stroom van de LED bepaald volgens VFB / Rb. De DC / DC-feedbackspanning VFB is in het algemeen rond 1,2 V, hetgeen de verdere verbetering van de effectieve efficiëntie beperkt, zelf DC / De efficiëntie van DC is ongeveer 80%. In deze toepassing wordt de werkelijke efficiëntie meer verminderd. Met de verbetering van de technologie kan het verlagen van de VFB-spanning tot binnen 0,1 V de effectieve efficiëntie tot meer dan 85% verhogen, vooral tijdens het rijden. 2-3 licht op in de applicatiestatus. De voor- en nadelen van dit programma zijn als volgt:
Voordelen: volwassen technologie, relatief lage kosten, uniformiteit van hoge helderheid en hoge veiligheidsfactor door enkele nieuwe technologische innovaties, zoals de overspanningsbeveiligingsfunctie die wordt getoond in figuur 1, of de combinatie van spanning en stroomterugkoppeling. Vooral voor achtergrondverlichting met grote schermweergaven. Omdat er meer LED's nodig zijn om schermverlichting te verkrijgen, zijn helderheiduniformiteit en uniformiteit uitdagingen waarmee moet worden geconfronteerd.
Nadelen: de toepassing van zijn eigen inductantie beperkt de grootte en hoogte van de lijn en brengt problemen met zich mee die ingenieurs niet willen accepteren - EMI-verwerking, vooral in de buurt van het RF-gedeelte, vereist speciale verwerking voor interferentie, anders leidt dit tot RF-ontvangst. De gevoeligheid wordt verminderd en zelfs interferentie van het audiogedeelte, zoals de audio-uitgangsstroom, interfereert met het geluid. Bovendien, in deze toepassingsgeval, als een LED uitvalt, zal de hele reeks LED's uitvallen, wat het resultaat is dat mensen niet willen zien.
2. Capacitieve laadpomp-aandrijfmodus
Dit is een relatief nieuwe manier van rijden. Simpel gezegd, een capacitieve laadpomp maakt gebruik van een schakelaararray en een oscillator, logica en een vergelijkingsregelaar om spanningsverhoging en condensatoren te verkrijgen om energie op te slaan. Vanwege de werking met hoge frequentie kunnen kleine keramische condensatoren (1μF) worden gebruikt, wat de ruimte en kosten minimaliseert. De laadpomp heeft twee bedrijfsmodi, een constante spanningsmodus en een constante stroommodus.
1) Ladingspomp met constante spanningsmodus. Shengbang Microelectronics 'SGM3110 is een laadpomp met constante spanningsmodus. Vanwege de bedrijfskarakteristieken van de laadpomp met constante spanning heeft deze een hoge schakelfrequentie en een grote piek-overgangsstroom. Daarom hebben ingenieurs extra aandacht nodig in de PCB-layout. Het is vereist dat de perifere condensator zo dicht mogelijk bij het apparaat zelf komt. De perifere bedrading moet zo kort mogelijk zijn. De perifere PCB moet zo groot mogelijk zijn. De perifere condensator moet rechtstreeks op de aarde van de SGM3110 worden aangesloten. Als de bedrading beperkt is, kan deze via de grote PCB passeren. En meerdere via's voor goede aarding.
Rendementsberekeningsmethode: η = Iout * Vout / Iin * Vin
Omdat het apparaat zelf schakelverliezen en condensatorlekkage heeft, is het werkelijke rendement lager dan deze waarde, die gerelateerd is aan de procestechnologie van de fabrikant. Het voordeel van deze LED-rijmodus is dat deze perifere lijnen kan vereenvoudigen en de productkosten kan verlagen. Vooral in het geval van kleine schermen worden 1-2 LED's gebruikt als schermverlichting; of gebruikt als flash-drives om een stroomuitgang van 250 mA te bereiken in 100 mS; of een eenvoudige DC / DC 5V-boost vereenvoudigde versie in plaats van inductieve DC / DC-boost, waardoor kosten en EMI-problemen met producten worden verminderd. Het nadeel is dat er slechts een eenvoudige dubbele boost-modus is, dat de efficiëntie lager is, het grootste deel van de tijd dat de efficiëntie lager is dan 70%, de werkelijke efficiëntie van het gebruik lager is en een aanzienlijk deel ervan wordt verbruikt in de stroombegrenzende weerstand. Bij het besturen van meerdere LED's is de consistentie van de achtergrondverlichting volledig afhankelijk van de nauwkeurigheid van de LED's en stroombegrenzingsweerstanden.
2) Laadpomp met constante stroommodus. Om de efficiëntie van LED-aansturing verder te verbeteren, introduceerde Shengbang Microelectronics de laadstroompomp met constante stroommodus SGM3123 met 1X, 1.5X en 2X boost in het tweede kwartaal van 2008. Voor de laadpomp met constante stroommodus is de interne logica-besturing gebruikt om stroomverdeling voor elke LED te verkrijgen, zodat de helderheid van de LED's gelijk blijft en tegelijkertijd de rij-efficiëntie van de LED zo veel mogelijk wordt verbeterd.
In deze toepassing wordt de helderheidconsistentie van de LED gehandhaafd door de huidige spiegelbesturingstechnologie, de LED-stroomfout van elk kanaal niet meer dan 2%, en de 1X, 1,5X boostmodus maakt de efficiëntie van het aandrijven van de LED gebalanceerd, en de LED is groot. In sommige werkuren kan de rij-efficiëntie gegarandeerd boven 80% zijn. Typische toepassingslijnen worden getoond in figuur 2.
Figuur 2: Typische applicatielijn voor de laadpomp SGM3123 met constante stroommodus.
Gebruik verschillende weerstandswaarden om de LED-uitgangsstroom in te stellen: ILED = Versterking * VIset / RIset. Verschillende fabrikanten hebben verschillende versterkingscoëfficiënten. Tegelijk met de innovatie van de laadpomptechnologie, vonden mensen ook dat LED wordt gebruikt om een aantal voordelen te behalen ten opzichte van DC / DC, de kosten te verlagen, de driverboard te verkleinen en EMI-interferentie te voorkomen.
3. Voor het nastreven van kosten en prestaties, zijn er ook een reeks andere rijmethoden, zoals LED-drivers met een lage kant. In vergelijking met de laadpomp van de constante stroommodus ontbreekt alleen de laadpompversterking en is het constante stroombewerkingsgedeelte voor de stroom hetzelfde. De laadpompverhouding van de kosten versus stroommodus is relatief laag. Het nadeel is dat pure lineaire verwerking, wanneer de accuspanning laag is, zoals 3,6 volt, in geval van plotselinge grote belasting: de telefoon is aangesloten om een telefoongesprek te voeren of een foto te maken, MP3 muziek af te spelen, MP4 te spelen video, veroorzaakt spanningsschommelingen, de spanning daalt 0,1 ~ 0,2V, dan daalt de systeemspanning naar 3.
