چرا باید از ال ای دی درایور استفاده کنیم ؟

چند سوال که چرا باید از LED Driver استفاده کنیم؟

۱-  آیا استفاده ازمنابع تغذیه صنعتی براي روشن کردن Power LED ها مناسب هستند؟

 بیشتر منبع تغذیه هاي صنعتی براي استفاده LED ها به خصوص در محیط باز به چند دلیل مناسب نیستند:

اول، منبع تغذیه هاي صنعتی که خروجی ولتاژ ثابت دارند، درحالیکه براي LED ها بهتراست از درایوري با جریان ثابت استفاده کرد.

دوم، منبع تغذیه هاي صنعتی براي کار در دماي40 درجه سانتیگراد طراحی شده اند، در حالیکه ال اي دي درایورها اغلب به 70-60 درجه سانتیگراد بدون محدودیت به محیط باز یا بسته نیاز دارند.

همچنین بیشتر منبع تغذیه هاي صنعتی ضد آب و صاعقه نیستند که این موارد لازمه ال اي دي درایورها ها در محیط باز است

۲-  عوامل مهم در انتخاب یک ال اي دي درایور چیست؟

 اولین موضوع این است که بدانیم به ولتاژ ثابت نیاز داریم یا جریان ثابت. اگر منبع تغذیه مستقیم به ال اي دي متصل میشود، معمولا به جریان ثابت نیاز خواهیم داشت. بعد، ولتاژ و یا جریان خروجی باید به درستی مشخص شده باشد.

و بعد ورودي ولتاژ باید تعیین گردد. بیشتر LED Driver هاي موجود در ایران متناسب با ولتاژ برق ایران طراحی میشوند واغلب 220 ولت با بازه مثبت منفی 40 ولت میباشند.

همچنین درجه حرارت و درجه حفاظتی IP مهم است. براي روشنایی در محیط باز،حفاظت در برابر صاعقه اغلب جز عوامل مهم است. در نهایت، تطابق با استانداردهاي بهره وري، ایمنی و سازگاري الکترومغناطیسی باید ارزیابی شود

۳-  چگونه چندین Power LEDرا به هم متصل کنیم ؟ چه محدودیت ها و مزیت هایی در به هم متصل کردن LED ها وجود دارد؟

بیشتر پروژکتورهایی که با Power LED ها ساخته میشوند از تعداد قابل توجهی LED با روشنایی بالا ساخته شده اند. این ال اي دي ها ممکن است با روشهاي متفاوتی سیم کشی شده باشند که هرکدام مزیتها و محدودیتهاي خودش را دارد، در ادامه با چهار مورد از این سیم بندي ها آشنا میشویم:

حالت سري

 مسلما ساده ترین آرایش براي اتصال ال اي دي ها به صورت سري است، آند LED دوم به کاتد LED اول متصل می شود. یک منبع جریان تک و ثابت میتواند کل رشته را روشن کند. این روش براي تعداد محدود LED در یک رشته به خوبی کار میکند.از آنجایی که ولتاژ متناسب با تعداد LED ها در یک رشته است، رشته طولانی میتواند به نسبت ولتاژ بیشتري را بخواهد. با فرض این که ولتاژ معادل 3.5 ولت و رشته شامل 24 ال اي دي باشد، ولتاژي در حدود 84 ولت نیاز است. اگر یکی از LED ها پس از سوختن اتصال کوتاه شود، درولتاژ اعمالی روي هر LED تاثیر محدودي دارد و اگر پس از سوختن مدار باز شود، همه لامپ ها از کار می افتند. علی رغم ولتاژ بالا، شاید این موثرترین روش در روشن کردن لامپ ها در حال حاضر باشد.

حالت موازي

به منظور کم کردن سطح ولتاژ، چندین رشته میتواند به صورت موازي به هم متصل شوند. استفاده از 24 ال اي دي، که میتواند به 4 سري 6 تایی تقسیم کرد و بعد آنها را در رشته هایی به صورت موازي به هم متصل کنید. در حال حاضر ولتاژ کلی در حدود 21 ولت است اما نیاز به جریانی 4 برابر بیشتر براي روشن کردن لامپ ها دارد. اگر هر کدام از این ال دي ها در اثر سوختن مدار باز شود، یکی از رشته ها قطع می شود اما دیگر رشته ها روشن باقی می ماند. اگر هر یک از ال اي دي ها در اثر سوختن اتصال کوتاه شود، آن رشته نسبت به رشته هاي دیگر جریان بیشتري مصرف میکند. این شرایط به احتمال زیاد نتیجه اي با قابلیت اطمینان پایینی در نگه داري ال اي دي ها در رشته با ال اي دي هاي سوخته دارد و درمعرض استرس بالایی است.

ماتریس

براي پوشش دادن برخی از معایب روش موازي می باشد، در این روش امکان افزودن اتصالات بیشتر وجود دارد. در تنظیمات ماتریس، چندین ال اي دي به صورت موازي بهم متصل میشوند و بعد چندین دسته از موازي ها به صورت سري بهم متصل می شوند.بر طبق مثال بالا براي 24 ال اي دي، میتوان گروهاي 4 تایی که به صورت موازي متصل شدن را داشته باشیم و بعد آنها را یک توده کنیم. ولتاژ رشته ها همچنان همان 21 ولت است.و جریان درایور نیز ثابت خواهد ماند. مزیت این روش این است که اگر یکی از ال اي دي ها اتصال کوتاه شود ( و یا بسوزد) فقط 4 ال اي دي را از مدار خارج میکند و 20 ال اي دي باقی مانده بدون هیچ مشکلی به کارشان ادامه می دهند.از معایب این روش به اشتراك گذاشتن بار بین ال اي دي هاي موازي است که بستگی دارد چقدر ال اي دي ها از نظر کارایی با هم جور هستند.

رشته مستقل

مطمئنا بهترین روش استفاده از درایور چند کانالی با جریان ثابت است. در این روش هم از مثال قبلی استفاده میکنیم، در این روش از  درایور با4 خروجی براي اتصال 4 رشته 6 تایی از ال اي دي به صورت مستقل استفاده میکنم. در این صورت مشکل از کار افتادن یک ال اي دي را حذف می شود. در این روش، همه ال اي دي ها در امان می مانند. در این مورد درایورها به خاطر داشتن 4 کانال مستقل گران تر خواهند بود

–  مزایاي استفاده از درایورها با بهره وري بالا چیست؟

چند دلیل براي استفاده از اینگونه درایورها وجود دارد. اولین آن ذخیره انرژي است. همین باعث می شود تا ازدرایورها به درستی استفاده کنید. ذخیره انرژي به صورت موثر میتواند در طول عمر درایورها بسیار موثر باشد. براي مثال، نیروي اتلاف شده در ال اي دي درایور 100 ولتی در حدود 11.1 ولت است اگر از آن واحد 90 درصد مفید استفاده شده باشد، اما اگر به 25 ولت افزایش یابد از آن واحد 80 درصد مفید استفاده شده است. بر فرض اینکه طول عمر ال اي دي ها 40000 ساعت باشد، تفاوت انرژي ذخیره شده بین این دو واحد نسبت به طول عمر میتواند در حدود 556 کیلووات در ساعت باشد. با فرض هر کیلو وات ساعت 43 تومان صورت ذخیره انرژي را به مقدار 23900تومان نسبت به طول عمر می توان تعریف کرد. در برخی از برنامه هاي اقتصادي شرکتها ،سازمانها و… این ذخیره انرژي مهم است، درایورها با بهره وري پایین میتواند در مسیر سود دهی مشکل ایجاد کند و اگراز لامپها در داخل ساختمان استفاده شود به دلیل بهره وري پایین دما در درایور بالا رفته و مصرف انرژي سیستم تهویه هواي ساختمان افزایش پیدا میکند.

علاوه بر این، دماي پایین تناسب دارد با افزایش بهره وري درایورها که میتواند تاثیر مهمی در بهبود عمر محصول و *MTBF داشته باشد. انرژي هدر رفته در درایور که 90 درصد مفید کار کرده کمتر از درایوري است که 80 درصد مفید کار کرده. دوبرابر کردن گرما در درایورهاي با کارایی کمتر باعث میشود تا دماي اجزا به طور چشمگیري افزوده شود. طول عمر خازن هاي الکترولیتی در درایور به ازاي افزایش هر10 درجه سانتی گراد، در حدود 50 درصد کاهش می یابد. بنابراین، درایورها با بهره وري بالا 2 تا 4 برابر بیشتر از انتظار عمر میکنند. قابلیت تابعی از دماست، و کاهش دما، قابلیت اجزاي درایور را افزایش میدهد.

۵–  دلیل اهمیت استفاده از ال اي دي درایور با طول عمر طولانی چیست؟ و آنها چه تفاوتی با هم دارند؟

دو دلیل موجه در رابطه با سیستم روشنایی وجود دارد:

اول از همه ذخیره انرژي است. اگرچه، فناوري هاي دیگري در این زمینه براي پایین آوردن هزینه روشنایی وجود دارد.

دومین مورد، کاهش هزینه هاي نگهداري است که بسیار مهم است. ال اي دي ها مزیت طول عمر بیشتر را نسبت به دیگر فناوري هاي روشنایی دارند. کاهش هزینه جایگزینی و نگهداري میتواند عامل مهمی باشد. اگرچه، نوسانات برق ورودي میتواند تاثیر قابل توجهی در طول عمر درایور و LED ها داشته باشد و سیستم را در معرض خطر قرار دهد.

طول عمر ال اي دي درایورها عمدتا توسط خازن هاي الکترولیتی به کار رفته تعیین میشود. به همین دلیل براي دستیابی به طول عمر بیشتر در ال اي دي درایورها ، مهم است که از خازن ها الکترولیتی با کیفیت استفاده شود. و وقتی عمر خازن ها به نصف رسید به ازاي آن 10 درجه سانتیگراد به دماي کار دستگاه اضافه می شود، مدیریت دماي این اجزا بسیار مهم است. دو عامل کلیدي براي کاهش موثر دماي خازن ها، طرح راندمان بالا (اتلاف گرماي کمتر در درایور) و طرح حرارتی ( هدایت موثر یا انتقال گرما به محدوده اطراف) می باشد

۶– تفاوت بین MTBF و طول عمر در چیست؟

میانگین زمان بین خرابی (MTBF) یک تخمین آماري است که کل زمانی که یک واحد در حین کار، دوباره خراب می شود را نشان می دهد. این زمان مورد انتظار کارکرد هیچ واحدي را نشان نمیدهد. براي مثال، اگر 10000 واحد براي 1000 ساعت کار کنند و 10 تا خرابی داشته باشد، میانگین زمان بین خرابی به یک میلیونیم ساعت می رسد. البته به این معنی نیست که از هر واحد انتظار 114 سال کار را داشته باشید.

میزان کل کارکرد 10000*1000=10000000

میزان کل کارکرد تقسیم بر تعداد خرابی 10000000/10=1000000

تعداد روز ۱۰۰۰۰۰۰۰ / ۲۴ = ۴۱۶۶۶.۶۶۷

۴۱۶۶۶.۶۷/  ۳۶۵=۱۱۴.۱۵۵۲ تعداد سال

براي مثالی دیگر، اگر میانگین زمان بین خرابی محصولی 250000 ساعت تعیین شده و 1000 دستگاه در حال کار کردن باشند ،به طور متوسط انتظار می رود اگر دستگاه ها هر روز 8 ساعت روشن باشند هر ماه یک خرابی، واگر همیشه روشن باشند هر10 روز یک خرابی داریم.

در مقابل، طول عمر نشان میدهد که یک محصول انتظار می رود چه مدت در شرایط عادي عملیاتی دوام بیاورد. این دوره مدت زمان بین آغاز کار دستگاه تا شروع فرسایش آن می باشد. این زمان توسط عمر مورد انتظار اجزاي استفاده شده در مونتاژ یک واحد تعیین می شود. ضعیف بودن طول عمرمورد انتظار یک اجزا تمام محصول را تحت تاثر قرار میدهد. در منابع تغذیه، خازن هاي الکترولیتی کمترین طول عمر را دارند .MTBF تنها در طی عمر عادي عملیاتی محصول قابل ارائه می باشد

۷– PFC چیست و چرا در تعیین ال اي دي درایورها مهم هستند؟

ضریب توان (خلاصه PF) نسبت توان حقیقی به توان اسمی است در سیستم توان AC و به صورت اعدادي بین 0 و1 بیان می شود. توان حقیقی، توان کشیده شده توسط بار است درحالیکه توان اسمی محصول جریان بار و ولتاژ بار است. تا وقتی که ولتاژ و جریان از محدوده بیرون باشد این محصول به طور قابل توجهی بزرگتر از توان حقیقی است

PFC  اختصار اصلاح ضریب توان است. به منظور نگه داشتن ضریب توان بالا، منبع تغذیه سوئیچینگ ( شامل ال اي دي درایور) باید به نوعی از اصلاح ضریب توان بهره ببرد.

این موضوع بسیار مهم است زیرا بار با ضریب توان کم، جریان بیشتري را میکشد تا بار با ضریب توان بالاتر براي انتقال توان حقیقی یکسان. بنابراین نتیجه ضریب توان پایین ، تلفات زیاد توان در خط تولید میباشد. استانداردهاي زیادي براي تعیین سطح موثر و مورد نیاز براي اصلاح ضریب توان در منبع تغذیه سوئیچینگ و یا ال اي دي درایور وجود دارد

۸–  چرا از ال اي دي درایور محافظت میشود؟ آیا ضروري است؟

هدف از محافظت به دو قسم است. اول، درجه حفاظتی (IP) را در واحد با فراهم کردن مانعی ضد آب براي ممناعت از ورود آب به زیر محیط اجزا بالا می برد. این روش کاربرد زیادي براي پروژکتورها در محیط بیرون مثل چراغ هاي خیابانی دارد.

دوم، از عایق ها معمولا خیلی بهتر از هوا میتوان حرارت را انتقال داد، عایق حرارت تولید شده توسط ال اي دي درایور را به سطح دستگاه انتقال می دهد. این کار به پایین آوردن حرارت اجزا به شدت کمک میکند و به طور قابل توجهی باعث افزایش طول عمر و قابلیت اطمینان درایورها می شود.عایق می تواند به نوعی دماي عملیاتی بعضی از ال اي دي درایورهاي پروژکتورها را در حدود 40-20 درجه سانتیگراد کاهش دهد. معمولا عایق حرارتی استفاده شده در ال اي دي درایورها چسب سیلیکونی به همراه کاور آلومینیومی میباشد.

۹– درجه ضد آب بودن در ال اي دي درایورها چطور مشخص شده؟

درجه حرارتی بر حسب محیط، نوع حفاظت را مشخص میکند. درجه حفاظتی (IP) معمولا دو عدد دارد که اولی درباره حفاظت در برابر اجسام و یا مواد جامد است و دومی براي حفاظت دربرابر مایعات (آب) است. عدد اول بین6-0 تعریف شده که 6 به طورکامل از ورود گرد و خاك جلوگیري میکند. دومین عدد از 8-0 تعریف شده که در مقالات بعد به‌طور مبسوط درباره آن شرح داده خواهد شد.