Förarlösa led-lampor

Den stora amerikanska affärsmannen och uppfinnaren av glödlampor - Thomas Alva Edison sa en gång att "Vi kommer att göra el så billig att bara de rika kommer att bränna ljus", vilket verkligen har blivit fallet idag. Från litet hus till asfalterade vägar till stora industrier, vi kan se AC-lampor som lyser upp vår miljö när solen går ner. Tidigare belysningssystem använde olika typer av glödlampor som glödlampor, kompaktlysrör (CFL) etc, men idag ersätts dessa glödlampor och CFL-lampor snabbt med LED-lampor med framstegen inom LED-ljusteknik. Den globala marknaden för LED-belysning har haft en långvarig tillväxt med en storlek värderad till 45,57 miljarder USD 2018.

Även om det är känt att LED-lampor är nästan 90% effektiva än glödlampor och har en bättre livslängd än andra AC-lampor, lider det fortfarande av ett bakslag. Det vill säga LED-lampor drivs av likspänning, men all vår nätaggregat är växelström. Detta har drivit konstruktörer att använda en extra komponent som kallas LED-drivrutin, vilket inte är något annat än en typ av AC till DC-omvandlare. Den här drivrutinen kommer att konvertera växelströmmen från elnätet till en lämplig likspänning för att driva LED-lampan. Men då introducerades de förarlösa LED-lamporna som kan anslutas direkt till nätströmmen utan några externa drivrutinsmoduler. I den här artikeln kommer vi att lära oss mer om Driverless LED-system och dess utveckling över tiden.

Varför förarlösa LED-system?

Det största problemet med de traditionella högeffekts- växelströms- till likströmsswitch-LED-drivrutinerna är strömförlusten som är kopplad till den. Dessa traditionella AC-LED-drivrutiner använder växlingstopologier och motstånd för att styra LED-strömmen, denna omkoppling orsakar värme vilket minskar systemets effektivitet. Denna ytterligare krets leder också till att den totala kostnaden för glödlampan ökar. Det var därför vi i vår tidigare artikel diskuterade ett billigt LED-drivrutinssystem och till och med byggde ett för att testa dess prestanda.

Ett annat fantastiskt problem med AC LED-drivrutiner är den flimrande effekten. Som de flesta av oss har märkt har de gamla LED-drivkretsarna en flimrande effekt. I maximala fall använder dessa traditionella AC LED-drivkretsar halv-sinusvåg med dubbelt så hög frekvens som kraftledningen. Det betyder att i en 50 Hz frekvens kraftledning producerar den nästan 100 flicks som kan upptäckas av de mänskliga ögonen och det är skadligt. Detta bör elimineras. Så, modern teknik introduceras som använder få passiva komponenter istället för den traditionella växelström till likströmsomvandlaren med hjälp av växlingstopologier.

Driverless AC LED-lampor - fungerar

Driverless LED-systemet har något som kallas AC LED-ljusmotor. Men vad är en AC LED-ljusmotor? En motor används i allmänhet för att omvandla en form av energi till en annan. Till exempel används en motormotor för att omvandla värme som produceras av bränslet till en axelrörelse. På samma sätt används en AC-LED-ljusmotor för att omvandla elektrisk energi till ljusets lumen.

En AC LED-ljusmotor är en mekanisk armatur eller ett kretskort som har LED-chips monterade i sig med alla elektriska anslutningar. Det är en färdig form av ljuskälla som enkelt kan fästas i ett nätuttag. Det hjälper LED-lamporna att fungera som en direkt ersättning för andra konventionella lampor.

Utvecklingen av denna AC-LED har flera steg. Det började med att enkelt ansluta standard-lysdioder i serie för att matcha den kombinerade framspänningen på lysdioderna med den maximala växelspänningen. Det låter som en bra idé att tända dessa lysdioder utan någon drivrutin, men det lyckades inte. Denna design har en stor nackdel, AC ändrar sin polaritet från positiv till negativ för varje cykel och på grund av detta, på varje positiv cykel är lysdioderna förutspända (tända) men i varje negativ cykel blir lysdioderna förspända vilket gör dem stängs av.

Första generationens förarlösa lysdioder

Så vad är lösningen? Vid denna tidpunkt introducerades den första generationen av förarlösa AC-LED-lampor där varje segment av lysdioderna ersätts med ett antiparallellt par, precis som bilden nedan.

I bilden ovan är LED-lampor anslutna på ett antiparallellt sätt. I varje positiv cykel är ena sidan av paren förspänd framåt och den andra sidan är förspänd, men i den negativa cykeln ändras tillstånden och de andra lysdioderna tänds. Strömmen här begränsas av ett enda motstånd R1 med hög effekt.

Den positiva sidan av kretsen är effektiviteten. Effektiviteten är mycket hög. Fasströmmen och spänningsvågformen som passerar genom kretsen skapar en hög effektfaktor. Men trots den ovan nämnda positiva sidan är den första generationen av den förarlösa LED-ljusmotorn ett misslyckande. Det beror på det dåliga flimmerindexet och det dubbla antalet lysdioder än vad som krävs. Det ger en blixteffekt som lätt kan detekteras av de mänskliga ögonen och hälften av de använda lysdioderna förblir släckta vid varje given tidpunkt.

Andra generationens förarlösa lysdioder

Från denna nackdel utvecklas andra generationens förarlösa AC-LED-motorer. Den här gången är målet att sänka lysdioden. Det är bara möjligt om växelströmmen omvandlas till likström. Därför ingår en brygglikriktardiod i andra generationens förarlösa AC LED-ljusmotorer. Förutom likriktardioderna är allt i kretsen oförändrad.

Liksom innan styr motståndet R1 LED-strömmen. Nu passerar både både negativ och positiv cykel genom lysdioderna, vilket gör att de förblir påslagna under båda cyklerna.

Tredje generationens förarlösa lysdioder

Den tredje generationen AC LED-motorer introduceras för att öka effektiviteten och få ett förbättrat flimmerindex. Omkopplingsstyrenhet läggs till i kretsen som individuellt kan styra lysdioderna till en viss nivå där kraftledningsspänningen är densamma som LED-spänningen. Den aktuella gränsfunktionen finns också i den integrerade omkopplingsregulatorn och kan konfigureras om med externa komponenter. En sådan krets skulle kunna ge nästan 80% effektivitet och 0,30 till 0,35 flimmerindex.

Fjärde generationens förarlösa lysdioder

I fjärde generationens förarlösa AC-LED-motorer elimineras regulatorn och passiva komponenter används för att kompensera med tillverkningskostnaden. Effektiviteten är också överlägsen med hög effektfaktor och förbättrat flimmerindex.

Kretsen arbetar med två oberoende strömpulser, vilka är kapacitivt begränsad strömpuls och resistivt begränsad strömpuls. Dessa strömpulser matas in i LED-strängen på ett sätt så att LED-strängen får två strömpulser per halvcykel av linjespänningen. Bilden nedan visar en fjärde generationens drivkraftlösa LED-ljusmotorkrets med låg effekt.

Arbetet med ovanstående krets är ganska intressant. Under den första halva cykeln av ingången AC går strömmen genom motståndet R1 och laddar så småningom kondensatorn C1 och återgår tillbaka till brygglikriktardioden genom den andra strängen av lysdioder, laddar kondensatorn C2 och genom motståndet R2. Under den negativa toppen urladdar kondensatorn C4 C1 och C2 på motsvarande sätt och skjuter strömmen på den andra strängen. Så vid varje cykel flyter inte strömmen som krävs för att tända LED-strängarna helt genom motstånd. Nästan 40-50% av den totala strömmen passerar genom motstånden vilket ökar verkningsgraden upp till 90% genom att minska värmeavledningen.

Ingångsvågformen för lysdioderna och ingångsspänningen kan ses i bilden nedan.

Ovanstående diagram visar tre diagram som är ingångsspänning, vänster LED-strängström och höger LED-strängström över tiden. I 230V nätspänning tänds LED-strängarna växelvis. Det är en mycket snabb övergång i milisekundområdet.

Fördelar med förarlös LED-ljusteknik

1. Dessa förarlösa LED-lampor är lättare att tillverka. Kostnaden minskar och kräver mycket lågt underhåll.

2. På grund av förbättrat Flicker-index kan det användas i höga fjärrljus. Även kontor, rum, utbildningssektorn använder förarlösa AC-LED-lampor.

3. När LED-drivrutinen är borttagen möjliggör den omformningsfunktionen. LED-produkter kan tillverkas i olika former och storlekar.

4. Enkel och snabb installation är en annan fantastisk funktion för förarlösa AC-LED-lampor.

Tillverkare av Driverless LED-lampor

Driverless AC LED-lampa säljs som en varm kaka idag. Olika tillverkare tillverkar en annan typ av förarlös AC LED-teknik. Kina är en av de ledande leverantörerna av förarlösa AC-LED-lampor. Men lysdioder med mycket hög framspänning med högt lumen tillverkas också av flera företag. Lysdioder med hög framspänning ger låg komponentantal i förarlöst AC-LED-system. Populära Driverless AC LED-tillverkare i dessa segment är Cree, LUMILEDS, SAMSUNG, NMB Technologies, Opulent etc.