Guida definitiva ai driver LED

L’illuminazione a LED penetra nella vita di tutti, diventando più intelligente e sofisticata. Quando si progetta un apparecchio di illuminazione di alta qualità ed eccellente, l’ingegnere progettista deve comprendere attentamente il driver LED poiché è il cuore di un apparecchio di illuminazione. Questo articolo descrive i concetti di driver LED utilizzati più di frequente e fornisce i metodi per selezionare un driver LED adatto e qualificato.

1. Cos’è il driver LED

Il driver LED, chiamato anche alimentatore LED, converte tipicamente la corrente alternata (CA) in un’uscita regolata a corrente continua (CC) perché i diodi a emissione di luce (LED) sono un componente unico che accetta solo l’ingresso di corrente continua.

CA e CC
da CA a CC

Non sai cosa sono AC e DC ? Questo articolo spiega tutto.

coperchio del driver principale

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2. Dimensioni per descrivere il driver LED

un. Driver LED esterno o interno

I driver LED possono essere integrati all’interno di una lampada (Interno), posizionati sulla superficie di un apparecchio di illuminazione o anche all’esterno di un apparecchio (Esterno). La maggior parte delle luci per interni a bassa potenza, in particolare le lampadine, adottano driver LED interni per realizzare un prodotto a basso costo e dall’aspetto migliore, ma i driver LED esterni sono spesso utilizzati per downlight e luci a pannello.

Lampada con driver LED integrati

E man mano che la potenza aumenta ulteriormente, la situazione termica all’interno delle luci peggiora, quindi i driver LED esterni sono maggiormente adottati in applicazioni ad alta potenza come lampioni stradali, proiettori, luci per stadi e luci di coltivazione. L’altro vantaggio del driver LED esterno è una facile sostituzione per la manutenzione.

Luce a tunnel con driver LED esterno

b. Alimentatore switching vs. regolatore lineare

I driver LED lineari sono spesso visti in applicazioni LED CA, segnaletica e strisce ed è così semplice che un resistore o un MOSFET o IC regolato può completare il lavoro di creare una corrente costante per LED. Quindi è molto facile per gli alimentatori adattarsi e consente una gamma molto più ampia di scelte di alimentatori a tensione costante come driver LED 12V, 24V. Lo svantaggio di un regolatore lineare è che la perdita di potenza è elevata, quindi l’efficienza della luce non può essere elevata quanto gli alimentatori a commutazione.

Driver LED lineare CA

E ovviamente, il grande vantaggio dell’alimentazione switching è l’elevata efficienza che si traduce in un’elevata efficienza luminosa, che è il parametro chiave per la maggior parte delle applicazioni di illuminazione. E rispetto al LED CA, l’alimentatore a commutazione ha un fattore di potenza più elevato, immunità alle sovratensioni e meno sfarfallio.

800W 600W Coltiva il driver LED per la luce
Alimentatore a commutazione

c. Driver LED isolato e non isolato

Quando confrontiamo questi due elementi, entrambi vengono definiti alimentatori a commutazione. Il design isolato ha un adeguato isolamento di tensione tra ingresso e uscita, e normalmente è 4Vin+2000V secondo UL e CE e 3750Vac secondo gli standard 3C. L’isolamento impedisce all’alta tensione di ingresso di penetrare in uscita, migliorando così la sicurezza e sacrificando l’efficienza (~-5%) e il costo (~+50%) utilizzando un trasformatore altamente isolato piuttosto che un induttore come componente di trasferimento della manodopera. Il design non isolato è esattamente l’opposto ed è adottato principalmente nei design integrati a bassa potenza.

Design isolato vs. design non isolato

d. Driver LED a corrente costante vs. tensione costante

Non c’è dubbio che il LED dovrebbe essere pilotato da una sorgente di corrente costante a causa della speciale caratteristica VI del LED, ma quando è presente un regolatore lineare o un resistore in serie con il LED per fornire la limitazione di corrente, è possibile utilizzare un driver LED a tensione costante. Abbiamo anche preparato un altro articolo per te se vuoi imparare a dimmerare le tue strisce LED . A causa dell’efficienza molto più elevata, il driver LED a corrente costante è il mainstream per l’illuminazione generale come lampadine, luci lineari, downlight, lampioni ecc. mentre i driver LED a tensione costante con 12V, 24V anche 48V sono utilizzati per segnaletica e strisce come soluzione principale . Utilizzando la soluzione a tensione costante, è molto facile per gli utenti configurare la quantità di luce purché la potenza totale non superi la potenza nominale dell’alimentatore, quindi offre molta flessibilità per l’installazione sul campo. Abbiamo anche un altro articolo per spiegare la differenza tra i driver LED a tensione costante e a corrente costante.

e. Driver LED di classe I vs. classe II

Qui I e II sono scritti in numeri romani, piuttosto che 1 e 2, che ha un significato totalmente diverso mostrato nel punto successivo. Classe I e classe II sono i concetti degli standard IEC (International Electro-technical Commission) mentre entrambi definiscono la costruzione interna e l’isolamento elettrico di un alimentatore in modo da fornire sicurezza contro le scosse elettriche. I driver LED di ingresso IEC Classe I hanno un isolamento di base e devono avere una connessione di messa a terra di protezione per eliminare la scossa elettrica. I modelli di ingresso IEC Classe II presentano precauzioni di sicurezza aggiuntive come il doppio isolamento o l’isolamento rinforzato, pertanto non è necessario un collegamento di terra di protezione. In generale, il driver LED di classe I ha un cavo di messa a terra sul lato di ingresso e la classe II non ha ma ha un livello di isolamento più elevato dall’ingresso all’involucro o all’uscita. Ed ecco i simboli normalmente usati per la classe I e la classe II.

Simboli per Classe I e Classe II (indipendenti e integrati)

f. Driver LED di classe 1 vs classe 2

Utilizzando i numeri arabi, la classe 1 e la classe 2 sono concetti NEC (National Electric Code) che descrivono la caratteristica di uscita di un alimentatore con meno di 60 V cc in un luogo asciutto/30 V cc in un luogo umido, meno di 5 A di corrente e meno di 100 W potenza, nonché i requisiti di dettaglio per la caratteristica di progettazione del circuito. Il driver LED di classe 2 UL è regolato da UL1310 e UL8750 e vi sono molti vantaggi utilizzando il driver LED di classe 2 la cui uscita è considerata un terminale sicuro e non è richiesta alcuna protezione aggiuntiva ai moduli LED o agli apparecchi di illuminazione, quindi consente di risparmiare sui costi per isolamento e test di sicurezza. Tuttavia, queste limitazioni pongono restrizioni sul numero di LED che un driver LED di Classe 2 può far funzionare.

Specifica di classe 2

UL Classe 1 include tutti i driver LED al di fuori della gamma della classe 2 ed è regolato da UL1012 e UL8750. Sebbene i driver LED di classe 2 presentino buoni vantaggi nel semplificare la progettazione di sicurezza dell’apparecchio di illuminazione, i driver LED di classe I sono ancora ampiamente utilizzati a causa della maggiore efficienza e dell’emissione luminosa più uniforme grazie alla minore corrente di uscita e al numero di LED in serie. Nelle applicazioni reali, i driver LED di classe 2 sono più utilizzati nelle luci che sono facili da toccare dagli utenti, come le luci di coltivazione, mentre i driver LED di classe 1 sono più adottati nelle luci montate in alto come le luci dello stadio e del palo.

g. Driver LED dimmerabile e non dimmerabile

Ogni luce nasce per essere attenuata in questa nuova era. Questo è un argomento importante poiché ci sono alcuni schemi dimmerabili e introduciamoli uno per uno.

1) Driver LED dimmerabile 0-10V/1-10V

Si chiama anche oscuramento analogico ed è il più utilizzato. È stato derivato dall’era del fluorescente e definito da IEC60929 Annex E.

Definizione del segnale 0-10v

Lo svantaggio di questo schema di controllo è che il cavo di regolazione può avere una caduta di tensione se il cavo è lungo, quindi la consistenza delle luci non può essere ideale. Inoltre, ciascun driver LED potrebbe richiedere una corrente di controllo dimmer da 100-500uA dal controller principale, quindi la quantità massima di un sistema di illuminazione è sempre limitata. Maggiori informazioni sul dimmeraggio 0-10V.

Tipici dimmer 0-10V e diagramma di regolazione

2) Driver LED dimmerabile PWM

Per superare l’inconveniente del dimming 0-10V, il dimming PWM (Pulse Width Modulation) viene utilizzato per un numero sempre maggiore di progetti sebbene la popolarità sia ancora molto inferiore a 0-10V. Il segnale PWM è generato dal master come segnale digitale, quindi il segnale sul cavo dimmerabile può essere molto consistente. Il duty cycle PWM viene rilevato dal driver LED per determinare la corrente di uscita. Ora ci sono due metodi per realizzare il driver LED dimmer PWM sul mercato, uno è il dimming PWM “falso”, c’è un filtro RC (resistore-condensatore) all’interno del driver LED e il segnale di dimmer PWM è filtrato a una tensione CC che è proporzionale al ciclo di lavoro PWM. Lo svantaggio di questo metodo è che il valore di picco del segnale PWM deve essere 10V, altrimenti la precisione è pessima. Inoltre, la frequenza del segnale PWM è limitata dal parametro RC. L’applicazione tipica sono i driver LED della serie Meanwell HLG/ELG/XLG. L’altro è il vero dimming PWM e c’è un MCU all’interno del driver LED, quindi è possibile rilevare il segnale PWM con qualsiasi tensione di picco, inoltre l’intervallo di frequenza PWM consentito può essere molto più ampio del modo RC. I driver LED uPowerTek sono tutti MCU integrati per funzionare con l’attenuazione PWM. E ci sono due cose diverse facilmente mescolabili quando parliamo di oscuramento PWM, oscuramento del segnale PWM e oscuramento dell’uscita PWM e la figura seguente mostra i dettagli della differenza. In questa sezione, l’attenuazione PWM indica l’attenuazione del segnale PWM, mentre il circuito di attenuazione dell’uscita PWM interrompe la corrente del LED CC tra lo stato acceso/spento ad alta frequenza, quindi l’occhio umano non è in grado di percepire lo sfarfallio, modificando così l’emissione luminosa del LED .

Ancora non capisco il dimming PWM, abbiamo più parole e immagini per spiegare questo argomento, Cos’è il dimming PWM per il driver LED?

Dimmerazione del segnale pwm vs dimmerazione dell'uscita pwm vs dimmerazione ccr
Dimmerazione del segnale PWM VS. Uscita PWM Dimming VS. Dimmerazione CCR

3) Driver LED dimmerabile Triac

È anche chiamato oscuramento a taglio di fase o oscuramento del bordo anteriore/discendente ed era il modo popolare nell’era delle lampade a incandescenza. All’avanguardia ha un ruolo importante nell’applicazione di regolazione Triac. L’attenuazione del triac è il vecchio e cattivo modo per attenuare le luci a LED dove il “rumore” è elevato sia sull’orecchio umano che sul cavo

Diagramma di regolazione del triac

4) Driver LED dimmerabile DALI

DALI è l’acronimo di Digital Addressable Lighting Interface. È illustrato dalla serie standard internazionale IEC62386 come il primo protocollo digitale di illuminazione con comunicazione bidirezionale. Come la prima generazione, il sistema DALI 1 è costituito da un controller e un massimo di 64 reattori o driver LED con indirizzi indipendenti. Ulteriori informazioni sulla regolazione DALI. Nell’anno 2017, la DiiA Digital Illumination Interface Alliance ha annunciato la seconda generazione DALI 2 che supporta 128 dispositivi max e ha una compatibilità molto maggiore tra i dispositivi di marche diverse. DALI 2 supporta anche i sensori. Entrambi i dispositivi DALI 1 e DALI 2 devono essere testati dal tester DALI professionale Probit, quindi certificati e mostrati sul sito Web DiiA. Vuoi conoscere la differenza tra DALI e DALI-2, leggi questo articolo. Contestualmente è stato rilasciato il concept D4i per indicare i dispositivi che oltre alla compatibilità DALI 2 hanno anche le funzioni di energy report, trasmissione dati, diagnosi&manutenzione e banca memoria.

Connessione dimmerabile DALI

5) Driver LED dimmerabile DMX

Denominato anche DMX512 (“Digital Multiplex with 512 pieces of information”), è uno standard per le reti di comunicazione digitale comunemente utilizzate per controllare l’illuminazione e gli effetti del palcoscenico. Per l’illuminazione generale, il protocollo DMX512 viene utilizzato principalmente per le luci degli stadi e per le applicazioni architettoniche e non è molto diffuso per altre applicazioni. Questo è un modo di trasmissione come PWM piuttosto che DALI che è in grado di fornire feedback, e la differenza rispetto a PWM è che i dispositivi DMX512 hanno indirizzi individuali in modo da controllarli uno per uno.

Vuoi saperne di più sull’oscuramento DMX? Si prega di leggere questo articolo, Cosa significa DMX nell’illuminazione?

Applicazione tipica di regolazione della luminosità DMX512

6) Altri protocolli del driver LED

Esistono molti altri protocolli che vengono spesso adottati nei sistemi di illuminazione, come soluzioni cablate come PLC, KNX, RS485, CAN e wireless come LoRa, Bluetooth, Zigbee, ma nessuno di questi è progettato solo per applicazioni di illuminazione. L’industria dell’illuminazione si sta impegnando per garantire che su uno di essi venga sviluppato un protocollo di illuminazione dedicato, in particolare la soluzione wireless.

h. Driver LED impermeabile e non impermeabile

La classificazione IP (protezione ingresso) è l’unico modo per descrivere il livello di impermeabilità dei driver LED ed è regolata in IEC60529. Il codice IP è composto da due cifre, la prima cifra si riferisce alla protezione contro i corpi solidi utilizzando una scala da 0 (nessuna protezione) a 6 (nessuna penetrazione di polvere) mentre la seconda cifra indica la protezione contro i liquidi utilizzando una scala da 0 (nessuna protezione) a 7 (8 e 9 si vedono raramente nell’industria dell’illuminazione). È ovvio che i driver LED impermeabili vengono utilizzati per applicazioni esterne e IP20 o altri driver LED con grado di protezione IP basso vengono utilizzati per interni. Ma non è sempre vero, alcune applicazioni per interni adottano driver LED impermeabili solo perché possono fornire una potenza molto più elevata rispetto a quelli a basso IP senza un sistema di raffreddamento attivo che ha una durata inferiore rispetto ai driver LED con grado di protezione IP.

Classificazione IP

3. Come scegliere un driver LED adatto

La scelta di un driver LED adatto è uno dei passaggi fondamentali per progettare un ottimo apparecchio di illuminazione, e vediamo come realizzarlo.

un. Posizionare il driver LED

Determina che il design è una prestazione competitiva o economica. Comprendi chi sono i concorrenti e quali sono i contro e i pro che hanno.

b. Vai oltre [section 2:]

dimensioni per descrivere un driver LED e trovare le risposte per il design del tuo apparecchio di illuminazione.

c. Comprendere la tensione di ingresso del driver LED

Dovresti sapere dove si trova il mercato di riferimento e quindi decidere l’intervallo di tensione di ingresso. Ecco la mappa globale della tensione di rete elettrica.

Tensione della rete mondiale

Questa mappa elenca solo la tensione monofase e vi sono molte applicazioni trifase, quindi la tensione deve essere moltiplicata per √3 o 1,732 per l’utilizzo trifase. La progettazione di una tensione di ingresso ridotta aiuta a ridurre i costi, ma aumenta i modelli per diverse aree del mondo. Ma un intervallo di tensione di ingresso troppo ampio aumenta il costo e riduce le prestazioni. Pertanto, l’intervallo di tensione di ingresso più bilanciato del settore è 100-277 V CA (serie uPowerTek BLD) e 200-480 V CA (serie TLD).

d. Trova la giusta tensione di uscita del driver LED

corrente e potenza. È più facile per i driver LED a tensione costante decidere il modello a causa del minor numero di scelte. Le uscite tipiche sono 12V, 24V e forse 48V, quindi gli utenti devono solo decidere la potenza. Per i driver LED a corrente costante, ci sono così tante scelte di corrente e tensione di uscita che rendono l’industria dei driver LED molto diversificata. Una volta determinata l’emissione di lumen durante la progettazione di un apparecchio, la potenza necessaria per pilotare il LED è chiara giudicando l’efficacia della luce del LED. Quindi il design deve decidere se utilizzare LED ad alta tensione/bassa corrente o ad alta corrente/bassa tensione. Ci sono molte considerazioni e nessuna risposta “sempre corretta” a questa domanda. L’alta tensione a bassa corrente può conferire all’apparecchio di illuminazione una maggiore efficacia grazie alla maggiore efficienza del driver LED e una migliore uniformità dei LED senza preoccuparsi dello squilibrio delle diverse stringhe di LED, tuttavia, vi è un costo aggiuntivo generato a causa del maggiore costo di isolamento. E il design ad alta corrente a bassa tensione è esattamente l’opposto. E diversi light designer hanno idee diverse su come scegliere, ma ci sono alcune luci speciali che non hanno troppe scelte. Ad esempio, le luci di coltivazione low bay installate ad un’altezza che le persone sono facili da toccare, devono utilizzare corrente ad alta tensione a bassa tensione per motivi di sicurezza. Anche per alcune luci ad alta baia o palo che utilizzano i driver LED montati in remoto per il peso e la manutenzione, i driver LED ad alta tensione e bassa corrente sono il mainstream per risparmiare sul costo del cavo di uscita.

e. Fattore di forma del driver LED

Esistono diverse forme di driver LED e il fattore di forma è particolarmente importante quando i driver LED sono fissati all’interno dell’apparecchio di illuminazione.

Diversi fattori di forma per diversi design di dispositivi

f. Livello dell’ambiente

Per la maggior parte degli apparecchi di illuminazione per interni, è sufficiente un intervallo di funzionamento della temperatura ambiente compreso tra 0 e 40 °C. Per i driver LED per esterni, è preferibile una temperatura ambiente di -40-+70C. Per applicazioni speciali come le acciaierie, il LED Driver dovrebbe essere in grado di funzionare a 80°C ambiente mentre per l’illuminazione stradale in alcune zone fredde come la Siberia e l’Alaska, il LED Driver dovrebbe essere in grado di avviarsi alla temperatura di -55°C. La serie uPowerTek BLD è in grado di soddisfare tali condizioni difficili.

4. Come trovare un driver LED migliore

Ci sono molti fattori che ci permettono di distinguere tra un driver LED di alta qualità e prodotti comuni. Comprendere questi fattori può aiutare molto un light designer a conquistare il mercato.

un. Efficienza del driver LED

Una maggiore efficienza non solo migliora l’intera efficacia della luce, ma fa anche in modo che il driver LED generi meno calore avendo così una durata migliore. Nell’era dei LED, l’efficienza è sempre più importante per risparmiare più energia. Attualmente, il livello di efficienza più elevato nel settore dei driver LED è del 96% raggiunto dalle serie uPowerTek BLD-800 e TLD-800.

Tipica curva di efficienza

Abbiamo anche un altro articolo per introdurre cos’è l’efficienza , puoi leggere se vuoi saperne di più.

b. Driver LED PF e THD

Come l’efficienza, anche PF (Power Factor) e THD (Total Harmonic Distortion) sono i concetti che descrivono l’efficienza di conversione dell’energia e la differenza è che Efficienza si riferisce alla capacità di conversione dell’energia dall’ingresso del driver LED all’uscita, mentre PF e THD si riferiscono a l’energia che si converte dalla rete elettrica all’ingresso del driver LED. Un PF più alto (>0,9 secondo DLC) e un THD inferiore (<20% secondo DLC) sono sempre preferiti per un design di alta qualità. (DLC è Design Lights Consortium, un gruppo regionale che si concentra sull’efficienza energetica in particolare nel settore dell’illuminazione. Fa parte dei Northeast Energy Efficiency Partnerships ed era originariamente focalizzato sulle aree del nord-est e del Medio Atlantico degli Stati Uniti)

c. Driver LED Corrente di spunto

Quasi tutti gli apparecchi di illuminazione sono installati insieme a MCB (miniature circuit breaker) per motivi di sicurezza. E se sono presenti più driver LED collegati a un singolo MCB e la corrente di spunto complessiva del driver LED può eventualmente attivare l’MCB in modo da provocare un errore di avvio. Il problema della corrente di spunto è apparso per la prima volta quando il reattore elettrico è stato ampiamente utilizzato poiché sia il reattore che il driver LED sono dispositivi capacitivi con un grande condensatore elettrolitico all’interno che genera un’elevata corrente di spunto di picco durante l’accensione CA. Lo standard più popolare che regola la corrente di spunto è NEMA410 che definisce il concetto e i limiti della corrente di spunto.

Ma il limite nello standard NEMA410 non è ancora sufficiente quando decine di luci o addirittura centinaia di luci sono messe in parallelo come l’applicazione delle luci di crescita. E ci sono molti modi per limitare la corrente di spunto, come l’utilizzo di un circuito di avvio graduale e l’utilizzo del resistore di limitazione della corrente all’interno dei driver LED, quindi il costo del driver LED a bassa corrente di spunto è leggermente superiore. Ora sempre più driver LED standard offrono la caratteristica di bassa corrente di spunto senza aggiungere costi aggiuntivi.

d. Driver LED Protezione contro le sovratensioni

A causa del design elettrico più complicato, il driver LED è più suscettibile alle sovratensioni rispetto ai reattori magnetici. Esistono 2 standard principali che regolano il livello di protezione contro le sovratensioni dei driver LED, IEC61000-4-5 (Tecniche di test e misurazione – Test di immunità alle sovratensioni) e IEEE Std C62.41.2 (Pratica consigliata IEEE sulla caratterizzazione delle sovratensioni in bassa tensione (1000 V e meno) Circuito di alimentazione CA). Il driver LED deve essere fortemente protetto, specialmente nell’uso all’aperto, da uno speciale circuito di protezione contro le sovratensioni composto da MOV (varistore in ossido di metallo) e GDT (tubo a scarica di gas). E il picco di solito proviene da due modi: uno è l’operazione di accensione e spegnimento di una macchina ad alta potenza nelle vicinanze, o cambi improvvisi di carichi pesanti e carichi leggeri che portano a picchi tra la linea e il neutro, che è chiamato picco di modalità differenziale; e l’altro è dal fulmine che fa fluttuare notevolmente il livello di tensione di terra, creando così il picco tra la linea o il neutro e la terra, che è chiamato picco di modo comune.

Sovraccarichi di modo differenziale e di modo comune

La specifica più comunemente adottata per il livello di sovratensione del driver LED per esterni è 6kV per la modalità differenziale e 10kV per la modalità comune, secondo lo standard di prova IEC61000-4-5. In generale, il livello di protezione contro le sovratensioni è essenziale per garantire il funzionamento a lungo termine degli apparecchi per esterni, pertanto i progettisti devono prestare molta attenzione a questo parametro.

e. Ripple e sfarfallio dell’uscita del driver LED

L’ondulazione dell’uscita è correlata alla stabilità e alla qualità del driver LED. Ripple di uscita inferiore significa meno sfarfallio del LED in base alla curva sottostante.

Mostra che l’emissione di lumen del LED è generalmente abbastanza proporzionale alla corrente del LED, quindi un’ondulazione di corrente inferiore può comportare uno sfarfallio inferiore, essenziale per le applicazioni interne che consentono solo uno sfarfallio <=5% nella maggior parte dei paesi del mondo. C’è solo un’eccezione per cui la corrente di uscita può essere elevata anche del 100%, che è la regolazione PWM con frequenza adeguata. La curva sottostante mostra che solo se la frequenza è superiore a 1,25kHz, la luce può essere considerata priva di sfarfallio.

Sfarfallio e frequenza secondo IEEE PAR 1789
https://youtu.be/nTYA67fFB5U

f. Linea LED Driver e regolazione del carico

Questo è un concetto chiave per tutti gli alimentatori switching, compresi i driver LED. La regolazione della linea descrive la stabilità dell’uscita rispetto alla tensione di ingresso mentre la regolazione del carico mostra la stabilità dell’uscita rispetto al carico. Il driver LED di alta qualità è sempre in grado di controllare la regolazione della linea e del carico a un valore <=1%.

g. Programmabilità del driver LED

Questa funzione è una delle caratteristiche chiave introdotte dall’era dell’illuminazione a LED a causa delle troppe combinazioni di chip LED per diversi scopi di progettazione. La capacità di regolare la corrente di uscita è una richiesta fondamentale per i driver LED. Nella fase iniziale, per la regolazione è stato utilizzato un potenziometro, ma gradualmente gli utenti hanno scoperto che il piccolo dispositivo non è affidabile e ha un basso grado di protezione IP. Quindi la programmazione tramite controller a infrarossi è apparsa per un periodo di tempo molto breve perché i driver LED devono essere accesi durante la programmazione. E dall’anno 2015, la programmazione via cavo senza alimentare il driver LED è diventata il modo principale di programmare e l’inconveniente di utilizzare il cavo extra e di eseguire cablaggi extra è stato superato dalla programmazione NFC utilizzata da Signify e uPowerTek.

Ci sono parecchie funzioni extra programmabili che possono essere aggiunte ai driver LED, come la regolazione del tempo, l’emissione di lumen costante (compensazione del decadimento del lumen) e la protezione da sovratemperatura dell’apparecchio, descritta di seguito.

1) Dimmerazione temporale

Questo è spesso adottato nelle luci stradali come il modo più conveniente per realizzare un controllo intelligente e un risparmio energetico.

Schema di oscuramento del tempo

2) CLO (emissione luminosa costante)

L’efficacia della luce LED diminuisce con il tempo di funzionamento, i progettisti desiderano mantenere costante l’emissione luminosa per i loro apparecchi di illuminazione, quindi la corrente di uscita del driver LED deve essere aumentata di conseguenza per superare la diminuzione.

Curva di compensazione del lume

Attraverso l’interfaccia PC, gli utenti possono impostare la curva di compensazione personalizzata in base alle caratteristiche di decadimento del flusso luminoso del LED.

Vuoi saperne di più su CLO, consulta questo articolo. Cos’è CLO nell’illuminazione?

Interfaccia di programmazione PC per CLO

3) Protezione termica tramite termistore NTC

Molti design orientati alla qualità hanno la funzione di rilevamento della temperatura dell’apparecchio di illuminazione, quindi devono proteggere il prodotto da temperature troppo elevate o addirittura da danni. Quindi i driver LED riducono la corrente di uscita una volta che il termistore NTC (coefficiente di temperatura negativo) che trasporta le informazioni sulla temperatura raggiunge un certo valore che indica il surriscaldamento.

Cablaggio di protezione termica

Attraverso l’interfaccia di programmazione, gli utenti possono impostare la soglia di resistenza al foldback termico e proteggere il valore corrente dello stato.

Interfaccia di programmazione della protezione termica

h. Tc, temperatura massima del case del driver LED

Questo è contrassegnato sull’etichetta del driver LED di solito per indicare il punto più caldo sulla superficie del driver LED.

Punto Tc sul driver LED

La definizione secondo la norma IEC 61347 sugli alimentatori di lampade è: “temperatura massima consentita che può verificarsi sulla superficie esterna (nel punto indicato, se contrassegnato) in condizioni normali e alla tensione nominale o al massimo dell’intervallo di tensione nominale” . In base agli standard dei driver LED o al sistema UL o IEC, la temperatura massima del case non deve superare i 90°C. Il Tc è uno dei parametri chiave che i progettisti di infissi devono controllare attentamente perché è molto legato all’affidabilità e alla durata.

Tc a vita

Tc più elevato significa migliori prestazioni termiche e maggiore resistenza a temperature ambiente elevate. Sebbene la valutazione Ta (temperatura ambiente) sia sempre indicata nella scheda tecnica del driver LED, Ta non è così importante rispetto alla gamma Tc perché il case è molto più vicino ai componenti interni del driver LED rispetto all’aria, riflettendo così la reale situazione di funzionamento del LED autisti. Nella scheda tecnica di uPowerTek, la gamma Ta non è nemmeno mostrata.

Dati Tc su scheda tecnica

Vuoi saperne di più su cos’è un driver LED programmabile , leggi questo articolo.

io. Alimentazione in standby del driver LED

Ora sempre più driver LED supportano la funzione da dim a off per far entrare l’intera luce in modalità standby. Sia Energy Star dal Nord America che ErP dall’Europa stabiliscono che la perdita di potenza in standby deve essere inferiore a 0,5 W. L’alimentazione in standby è generalmente composta da 2 parti, una è l’energia dal lato CA per mantenere ancora in vita il circuito di controllo del driver LED per ricevere il segnale di riattivazione dal controller e l’altra è l’alimentazione ausiliaria a 12 V che alimenta il controller esterno . I driver LED uPowerTek sono conformi alla Direttiva 2009/125/CE, ai requisiti del Regolamento (UE) 2019/2020 della Commissione (noto come regolamento unico sull’illuminazione) in vigore dal 1° settembre 2021.

j. Driver LED Alimentazione ausiliaria 12V o 24V

Esistono molti controller o sensori integrati per apparecchi di illuminazione in modo da fornire sistemi o funzioni intelligenti agli utenti finali e l’alimentazione a 12 V/2 ~ 4 W del driver LED può rendere la progettazione molto più semplice rispetto all’utilizzo di un adattatore CA per creare il 12V . Inoltre, il 12V di LED Driver è più sicuro e più affidabile rispetto a un comune adattatore grazie all’elevata circuiteria interna di protezione da sovratensione incorporata. L’alimentazione a 24 V è proposta da DiiA e utilizzata per alimentare i dispositivi D4i come i sensori, e lo standard D4i è sempre più popolare con la forte promozione di Signify e Osram.

Cablaggio dell’alimentazione ausiliaria

K. Durata del driver LED e MTBF

È importante capire che la durata del prodotto e l’affidabilità del prodotto sono due concetti molto diversi, sebbene non indipendenti. Sfortunatamente, poiché sono entrambi spesso espressi in ore, sono spesso confusi. La durata si riferisce al periodo di tempo in cui un utente può aspettarsi che un singolo prodotto funzioni correttamente prima che un noto meccanismo di usura renda il prodotto inadatto all’uso. L’affidabilità si occupa del tasso di guasto casuale di una popolazione di prodotti e può essere espresso come tasso di guasto come FIT (guasti in 109 ore) o come l’inverso, MTBF (Mean Time Between Failures). Una durata di 50.000 ore implica che ci si aspetterebbe che un determinato prodotto duri fino a 50.000 ore prima di guastarsi. Un MTBF di 50.000 ore implica che per una popolazione di 1000 unità, ci si potrebbe aspettare un guasto casuale ogni 50 ore (ovvero ogni 50.000 ore di funzionamento dell’unità). Entrambi i concetti sono importanti da comprendere e gestire per un’implementazione di successo dell’illuminazione a LED.
L’equazione tipica per la durata di un condensatore elettrolitico assume la seguente forma:

Dove,
Lx è il risultato della vita,
k è il fattore determinato dalla corrente di ripple RMS del condensatore e dalla tensione operativa, viene fornito come valore o come funzione,
L0 è il valore di durata testato nelle condizioni standard fornite nella scheda tecnica,
Ts è la temperatura nominale del case,
Ta è la temperatura della custodia operativa.
In generale, l’affidabilità riguarda il tasso di guasto di una popolazione di prodotti che operano nelle loro condizioni nominali e durante la loro vita operativa. Un modo comune per esprimere l’affidabilità di un prodotto è una metrica nota come MTBF. La seguente equazione esprime il concetto molto semplice di MTBF. È il tempo operativo totale in ore di una popolazione di prodotti diviso per il numero di guasti.

Il metodo più comune per valutare MTBF è dato da MIL-HDBK-217. E la figura sotto mostra la famosa curva della vasca che illustra bene la relazione tra vita e MTBF.

Curva della vasca da bagno

l. Certificato driver LED

È importante che un driver LED di alta qualità sia certificato da terze parti con un’ottima reputazione come UL e TUV. I certificati più essenziali sono UL (Nord America), ENEC (Europa) e CB (Globale diverso dal Nord America) che possono essere convertiti in PSE (Giappone), KC (Corea), RCM (Australia) , SASO (Medio Oriente) , CCC (Cina) e così via. Abbiamo anche un altro articolo sui certificati di driver LED globali , puoi leggere se vuoi saperne di più.

5. Processo di produzione del driver LED

Questo video è una semplice introduzione della fabbrica uPowerTek, puoi imparare il processo di produzione dei driver LED e come controlliamo la qualità

6. Sommario

Il driver LED è la parte fondamentale che funge da cuore per gli apparecchi di illuminazione, quindi è importante che gli utenti scelgano un prodotto adatto e affidabile. Dobbiamo considerare un equilibrio tra fattori come prestazioni, funzioni, fattori di forma, certificati, prezzo e tempo di consegna al mercato. Quindi non è un lavoro facile trovare un driver LED o progettarlo bene nel corpo illuminante. Siamo pronti ad aiutare i progettisti a risolvere i problemi relativi ai driver LED e ad ottimizzare i costi per l’intero progetto dell’apparecchio di illuminazione.

Autore: Giorgio Mao

Mr. George Mao è il fondatore della società uPowerTek che è stata fondata nel 2016 e si è dedicato al settore dell’alimentazione da oltre 20 anni e all’industria dell’illuminazione da 12 anni. Ha conseguito il Master EE presso l’Università di Zhejiang e ha lavorato come responsabile del reparto marketing e vendite in diverse società pubbliche come MPS, Belfuse e Inventronics. Possiede più di 10 brevetti di invenzione in Cina. Ora lavora come CEO e principale product manager in uPowerTek e crede che l’innovazione e la qualità siano le chiavi per il futuro di uPowerTek come produttore leader mondiale di driver LED.

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