Φώτα LED χωρίς οδηγό

Ο Μεγάλος Αμερικανός επιχειρηματίας και εφευρέτης του λαμπτήρα - ο Thomas Alva Edison κάποτε είπε ότι «Θα κάνουμε την ηλεκτρική ενέργεια τόσο φθηνή που μόνο οι πλούσιοι θα κάψουν κεριά», κάτι που σίγουρα έχει γίνει σήμερα. Από μικρό σπίτι έως ασφαλτοστρωμένους δρόμους έως μεγάλες βιομηχανίες, μπορούμε να παρατηρήσουμε ότι τα φώτα AC φωτίζουν το περιβάλλον μας μετά τη δύση του ήλιου. Τα παλαιότερα συστήματα φωτισμού χρησιμοποιούσαν διαφορετικούς τύπους λαμπτήρων όπως λαμπτήρες πυρακτώσεως, λαμπτήρες φθορισμού Compact (CFL) κ.λπ., αλλά σήμερα με τις εξελίξεις στην τεχνολογία φωτός LED, αυτοί οι λαμπτήρες πυρακτώσεως και CFL αντικαθίστανται γρήγορα από λαμπτήρες LED. Η παγκόσμια αγορά φωτισμού LED σημείωσε παρατεταμένη ανάπτυξη με μέγεθος αξίας 45,57 δισεκατομμυρίων δολαρίων το 2018.

Ενώ είναι γνωστό ότι οι λυχνίες LED είναι σχεδόν 90% αποδοτικές από τους λαμπτήρες πυρακτώσεως και έχουν καλύτερη διάρκεια ζωής από τους άλλους λαμπτήρες AC, εξακολουθούν να υποφέρουν από μία αναστάτωση. Δηλαδή, τα φώτα LED οδηγούνται από τάση DC, αλλά όλη η παροχή ρεύματος είναι AC. Αυτό ώθησε τους σχεδιαστές να χρησιμοποιήσουν ένα πρόσθετο στοιχείο που ονομάζεται οδηγός LED που δεν είναι παρά ένας τύπος μετατροπέα AC σε DC. Αυτός ο οδηγός θα μετατρέψει την τροφοδοσία AC από το δίκτυο σε κατάλληλη τάση DC για να τροφοδοτήσει το φως LED. Όμως, τότε εισήχθησαν οι λαμπτήρες LED χωρίς οδηγό AC που μπορούν να συνδεθούν απευθείας σε κεντρικό δίκτυο AC χωρίς εξωτερικές μονάδες προγράμματος οδήγησης. Σε αυτό το άρθρο θα μάθουμε περισσότερα για τα συστήματα LED χωρίς οδηγό και την εξέλιξή του με την πάροδο του χρόνου.

Γιατί συστήματα LED χωρίς οδηγό;

Το κύριο πρόβλημα με τους παραδοσιακούς οδηγούς LED εναλλαγής AC σε DC υψηλής ισχύος είναι η απώλεια ισχύος που σχετίζεται με αυτό. Αυτοί οι παραδοσιακοί οδηγοί εναλλασσόμενου ρεύματος χρησιμοποιούν τοπολογίες εναλλαγής και αντιστάσεις για τον έλεγχο του ρεύματος LED, αυτή η εναλλαγή προκαλεί θερμότητα που μειώνει την απόδοση του συστήματος. Επίσης, αυτό το πρόσθετο κύκλωμα οδηγεί στην αύξηση του συνολικού κόστους του λαμπτήρα. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο στο προηγούμενο άρθρο μας συζητήσαμε για ένα σύστημα οδήγησης LED χαμηλού κόστους και μάλιστα δημιουργήσαμε ένα για να δοκιμάσουμε την απόδοσή του.

Ένα άλλο τεράστιο πρόβλημα των οδηγών AC LED είναι το φαινόμενο τρεμοπαίγματος. Όπως οι περισσότεροι από εμάς έχουν παρατηρήσει ότι τα παλιά κυκλώματα οδηγού LED έχουν εφέ τρεμοπαίγματος. Στις μέγιστες περιπτώσεις, αυτά τα παραδοσιακά κυκλώματα οδηγού AC LED χρησιμοποιούν κύμα μισού ημιτονοειδούς στη διπλάσια συχνότητα της γραμμής ισχύος. Αυτό σημαίνει, σε μια γραμμή ισχύος συχνότητας 50 Hz, παράγει σχεδόν 100 κινήσεις που μπορούν να ανιχνευθούν από τα ανθρώπινα μάτια και είναι επιβλαβείς. Αυτό πρέπει να εξαλειφθεί. Έτσι, εισάγεται η σύγχρονη τεχνολογία που χρησιμοποιεί λίγα παθητικά εξαρτήματα αντί του παραδοσιακού μετατροπέα AC σε DC χρησιμοποιώντας εναλλακτικές τοπολογίες.

Φώτα LED AC χωρίς οδηγό - Λειτουργεί

Το σύστημα LED χωρίς οδηγό έχει κάτι που ονομάζεται ελαφριά μηχανή AC LED. Αλλά, τι είναι ένας ελαφρύς κινητήρας LED LED; Ένας κινητήρας γενικά χρησιμοποιείται για τη μετατροπή μιας μορφής ενέργειας σε άλλη. Για παράδειγμα, ένας κινητήρας κινητήρα χρησιμοποιείται για τη μετατροπή της θερμότητας που παράγεται από το καύσιμο σε κίνηση ενός άξονα. Ομοίως, ένας ελαφρύς κινητήρας LED LED χρησιμοποιείται για τη μετατροπή της ηλεκτρικής ενέργειας στους αυλούς φωτός.

Ένας ελαφρύς κινητήρας LED LED είναι ένα μηχανικό εξάρτημα ή μια πλακέτα κυκλώματος που έχει ενσωματωμένα τσιπ LED με όλες τις ηλεκτρικές συνδέσεις. Είναι μια έτοιμη μορφή πηγής φωτός που μπορεί εύκολα να στερεωθεί σε πρίζα AC. Βοηθά τους λαμπτήρες LED να λειτουργούν ως άμεσο υποκατάστατο άλλων συμβατικών λαμπτήρων.

Η ανάπτυξη αυτού του AC LED έχει διάφορα στάδια. Ξεκίνησε απλώς συνδέοντας τυπικά LED σε σειρά για να ταιριάξει τη συνδυασμένη τάση προς τα εμπρός των LED με τη μέγιστη τάση εισόδου AC. Ακούγεται καλή ιδέα να ανάβουμε αυτά τα LED χωρίς κανένα πρόγραμμα οδήγησης, αλλά δεν ήταν επιτυχές. Αυτός ο σχεδιασμός έχει ένα σημαντικό μειονέκτημα, το AC αλλάζει την πολικότητά του από θετικό σε αρνητικό για κάθε κύκλο και λόγω αυτού, σε κάθε θετικό κύκλο, τα LED είναι μεροληπτικά προς τα εμπρός (ενεργοποιημένα), αλλά σε κάθε αρνητικό κύκλο, τα LED παίρνουν αντίστροφη μεροληψία που κάνει απενεργοποιούνται.

LED πρώτης γενιάς χωρίς οδηγό

Ποια είναι λοιπόν η λύση; Αυτή τη στιγμή, παρουσιάστηκε η πρώτη γενιά φώτων AC LED χωρίς οδηγό, όπου κάθε τμήμα των LED αντικαθίσταται με ένα αντι-παράλληλο ζεύγος, όπως ακριβώς και στην παρακάτω εικόνα.

Στην παραπάνω εικόνα, τα LED συνδέονται κατά παράλληλο τρόπο. Σε κάθε θετικό κύκλο, η μία πλευρά των ζευγαριών είναι μεροληπτική προς τα εμπρός και η άλλη πλευρά με αντίστροφη μεροληψία, αλλά στον αρνητικό κύκλο, οι καταστάσεις αλλάζουν και τα άλλα LED ανάβουν. Το ρεύμα εδώ περιορίζεται από μία μόνο αντίσταση υψηλής ισχύος R1.

Η θετική πλευρά του κυκλώματος είναι η αποδοτικότητα. Η απόδοση είναι πολύ υψηλή. Η κυματομορφή ρεύματος και τάσης που διέρχεται από το κύκλωμα δημιουργεί έναν συντελεστή υψηλής ισχύος. Ωστόσο, παρά την προαναφερθείσα θετική πλευρά, η πρώτη γενιά του ελαφρού κινητήρα LED χωρίς οδηγό είναι μια αποτυχία. Είναι λόγω του κακού δείκτη Flicker και του διπλού αριθμού LED από ό, τι απαιτείται. Παράγει ένα εφέ φλας που είναι εύκολα ανιχνεύσιμο από τα ανθρώπινα μάτια και τα μισά από τα χρησιμοποιημένα LED παραμένουν απενεργοποιημένα σε οποιαδήποτε δεδομένη στιγμή.

LED δεύτερης γενιάς χωρίς οδηγό

Από αυτό το μειονέκτημα, αναπτύσσονται οι κινητήρες AC LED δεύτερης γενιάς χωρίς οδηγό. Αυτή τη φορά ο στόχος είναι να μειωθούν οι μετρήσεις LED. Είναι δυνατή μόνο εάν το AC μετατραπεί σε DC. Επομένως, μια δίοδος ανορθωτή γέφυρας περιλαμβάνεται στους δεύτερους ηλεκτροκινητήρες LED LED δεύτερης γενιάς. Εκτός από τις διόδους ανορθωτή, τα πάντα στο κύκλωμα είναι αμετάβλητα.

Όπως πριν η αντίσταση R1 ελέγχει το ρεύμα LED. Τώρα κάθε αρνητικός και θετικός κύκλος περνούν από τις λυχνίες LED που τους κάνουν να παραμένουν ενεργοποιημένοι και στους δύο κύκλους.

LED τρίτης γενιάς χωρίς οδηγό

Η τρίτη γενιά κινητήρων AC LED εισάγεται για να αυξηθεί η αποτελεσματικότητα και να πάρετε μια ενισχυμένη δείκτη τρεμόπαιγμα. Ο διακόπτης εναλλαγής προστίθεται στο κύκλωμα που μπορεί να ελέγξει μεμονωμένα τα LED σε ένα ορισμένο επίπεδο όπου η τάση του αγωγού ισχύος είναι ίδια με την τάση LED. Η τρέχουσα λειτουργία ορίου είναι επίσης διαθέσιμη στον ενσωματωμένο ελεγκτή μεταγωγής και μπορεί να αναδιαμορφωθεί χρησιμοποιώντας εξωτερικά εξαρτήματα. Ένα τέτοιο κύκλωμα θα μπορούσε να προσφέρει σχεδόν το 80% της απόδοσης και 0,30 έως 0,35 δείκτη τρεμοπαίγματος.

LED 4ης γενιάς χωρίς οδηγό

Σε κινητήρες AC LED 4ης γενιάς, ο ελεγκτής εξαλείφεται και τα παθητικά εξαρτήματα χρησιμοποιούνται για την αντιστάθμιση του κόστους κατασκευής. Επίσης, η απόδοση είναι ανώτερη με υψηλό συντελεστή ισχύος και βελτιωμένο δείκτη τρεμοπαίγματος.

Το κύκλωμα λειτουργεί με δύο ανεξάρτητους παλμούς ρεύματος, οι οποίοι είναι χωρητικά περιορισμένοι παλμοί ρεύματος και παλμοί αντίστασης περιορισμένου ρεύματος. Αυτοί οι παλμοί ρεύματος τροφοδοτούνται στη συμβολοσειρά LED κατά τρόπο ώστε η συμβολοσειρά LED να λαμβάνει δύο παλμούς ρεύματος ανά μισό κύκλο της τάσης γραμμής. Η παρακάτω εικόνα είναι ένα κύκλωμα ελαφρού κινητήρα εναλλασσόμενου ρεύματος 4ης γενιάς χωρίς οδηγό AC.

Η λειτουργία του παραπάνω κυκλώματος είναι αρκετά ενδιαφέρουσα. Κατά τον πρώτο μισό κύκλο της εισόδου AC, το ρεύμα περνάει από την αντίσταση R1 και τελικά φορτίζει τον πυκνωτή C1 και επιστρέφει στη δίοδο ανορθωτή γέφυρας μέσω της δεύτερης σειράς LED, φορτίζοντας τον πυκνωτή C2 και μέσω της αντίστασης R2. Κατά τη διάρκεια της αρνητικής κορυφής, ο πυκνωτής C4 αποφορτίζει τα C1 και C2 αντίστοιχα και ωθεί το ρεύμα στη δεύτερη συμβολοσειρά. Έτσι, σε κάθε κύκλο, το ρεύμα που απαιτείται για το φωτισμό των χορδών LED δεν ρέει εντελώς μέσω αντιστάσεων. Σχεδόν το 40-50% του συνολικού ρεύματος διέρχεται από τις αντιστάσεις, οι οποίες αυξάνουν την απόδοση έως και 90% μειώνοντας την απαγωγή θερμότητας.

Η κυματομορφή εισόδου των LED και η τάση AC εισόδου φαίνονται στην παρακάτω εικόνα.

Το παραπάνω γράφημα δείχνει τρία γραφικά που είναι, Τάση εισόδου, Ρεύμα συμβολοσειράς αριστερού LED και ρεύμα συμβολοσειράς Δεξιού LED με την πάροδο του χρόνου. Στην τάση γραμμής 230V, οι χορδές LED ανάβουν εναλλακτικά. Είναι μια πολύ γρήγορη μετάβαση στο εύρος των δευτερολέπτων.

Πλεονεκτήματα της τεχνολογίας LED Light χωρίς οδηγό

1. Αυτά τα φώτα LED χωρίς οδηγό είναι ευκολότερα στην κατασκευή. Το κόστος μειώνεται και απαιτεί πολύ χαμηλή συντήρηση.

2. Λόγω του βελτιωμένου δείκτη Flicker, μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε μεγάλα φώτα. Επίσης, οι τομείς γραφείου, δωματίου, εκπαίδευσης χρησιμοποιούν φώτα AC LED χωρίς οδηγό.

3. Με την αφαίρεση του προγράμματος οδήγησης LED, επιτρέπει τη δυνατότητα αναμόρφωσης. Τα προϊόντα LED μπορούν να κατασκευαστούν σε διάφορα σχήματα και μεγέθη.

4. Η εύκολη και γρήγορη εγκατάσταση είναι ένα άλλο εξαιρετικό χαρακτηριστικό των φώτων LED AC χωρίς οδηγό.

Κατασκευαστής φώτων LED χωρίς οδηγό

Το LED LED χωρίς οδηγό πωλείται σήμερα σαν ένα ζεστό κέικ. Διαφορετικοί κατασκευαστές παράγουν ένα διαφορετικό είδος τεχνολογίας AC LED χωρίς οδηγό. Η Κίνα είναι ένας από τους κορυφαίους προμηθευτές LED LED χωρίς οδηγό. Ωστόσο, LED με πολύ υψηλή τάση προς τα εμπρός με υψηλή Lumen κατασκευάζονται επίσης από πολλές εταιρείες. Τα LED υψηλής τάσης προς τα εμπρός παρέχουν χαμηλό αριθμό εξαρτημάτων στο σύστημα AC LED χωρίς οδηγό. Οι δημοφιλείς κατασκευαστές LED χωρίς οδηγό AC σε αυτά τα τμήματα είναι Cree, LUMILEDS, SAMSUNG, NMB Technologies, Opulent κ.λπ.