2000-luvulla energiankulutus on yhä enemmän kiinnostunut ihmisen koko yhteiskunnasta. Valaistuksen peruskysynnän ansiosta energian lisääminen valaistuksen lisäämiseen on tullut valtava liikkeellepaneva voima uusien valotekniikoiden tutkimiseen. Alkuperäisestä polttoainevalaistuksesta hehkulamppuihin, loistelampuista erilaisiin luminoivamateriaaleihin, LED-valotekniikka on syntynyt. Nykypäivän yhteiskunnassa erilaisten medialaitteiden valaistusympäristövaatimusten eriyttäminen edesauttaa ihmisen tutkimusta siitä, miten erilaisia kirkkaita valodiodeja käytetään valaistukseen. LED-valon käyttö valaistuksessa on herättänyt laajaa huomiota.
LED-perusperiaate ja suorituskykyominaisuudet
Ensinnäkin esitellään LEDien perusperiaatteet ja suorituskykyominaisuudet. LED: n perusrakenne on elektroluminesenssi puolijohdemateriaali, joka on sijoitettu lyijysuoraan ja sinetöity sitten epoksihartsilla sisäisen sydämen suojaamiseksi. Siksi LED: llä on hyvä seisminen suorituskyky. Valodiodin ydinosa on p-tyypin puolijohdosta ja n-tyypin puolijohdosta koostuva kiekko, ja p-tyyppisen puolijohdon ja n-tyypin puolijohteen välistä siirtymäkerrosta kutsutaan PN-liitokseksi. Joissakin puolijohdemateriaalien PN-liitoksissa injektoidut vähemmistön kantajat rekombinoituvat useimpien kantajien kanssa ylimääräisen energian vapauttamiseksi valon muodossa, jolloin sähköenergia siirtyy suoraan valoenergiaksi. PN-liitäntä lisää käänteisjännitettä, ja vähemmistöoperaattoreita on vaikea pistää, joten ne eivät aiheuta valoa. Kun se on eteenpäin työskentelyssä (eli eteenpäin jännitettä sovelletaan molempiin päihin), kun virta kulkee LED: n anodista katodiin, puolijohdekide lähettää eri värejä valolta ultraviolettista infrapunaan. valon voimakkuus liittyy nykyiseen.
LED-valolähteillä on seuraavat ominaisuudet:
1. Jännite: LED-lähtöjohtotyöjännite on alhainen, sitä voidaan käyttää matalajännitteisellä virtalähteellä, virransyöttöjännite vaihtelee lopputuotteen mukaan, on suhteellisen turvallinen valaisinlaite, joka soveltuu erityisesti julkisiin paikkoihin.
2. Tehokkuus: Kun kyseessä on sama valaistus, energiankulutus vähenee 80% verrattuna hehkulampulle, jolla on sama valon vaikutus.
3. Sovellettavuus: Jokaisen yksikön LED-siru on 3-5 mm: n neliö, joten se voidaan valmistaa erilaisiin muotoihin ja soveltuu muuttuviin ympäristöihin.
4. Stabiilisuus: tavallisesti 100 000 tuntia, valonsäde on alku 50%.
5. Vasteaika: hehkulampun vasteaika on millisekuntia ja LED-lampun vasteaika on nanosekunnin.
6. Ympäristön saastuminen: ei haitallista metallia elohopeaa.
7. Väri: LED-väri ja valotehokkuus liittyvät materiaaleihin ja prosesseihin LEDien valmistamiseksi. Tällä hetkellä on kolme perusväriä punaista, vihreää ja sinistä.
8. Hinta: Verrattuna hehkulampuihin LED-hinta on korkeampi. Useiden LEDien hinta voi olla verrattavissa hehkulamppujen hintaan. Teknologian kehityksen myötä hinta / suorituskyky suhdetta voidaan kuitenkin asteittain parantaa.
LED-käyttöratkaisu
LED-valon myötä LEDit ovat saaneet suurta huomiota. LED-ohjainlaitteita ja käyttötapoja päivitetään jatkuvasti, jotta LED-valot toimivat tehokkaammin ihmisen valaistukselle. Varhaisesta DC / DC-virtalähteestä latauspumpulle, alhaisen puolen käyttölaitteelle ja LDO: lle kustannuksista ihmiset valitsevat eri käyttölinjoilla eri sovelluksissa, mikä on markkinoiden kuuma pistemäärä. Kannettavien tuotteiden taustavalo on LED-taustavalosovellus. Päämarkkinat, seuraavat ovat kannettavien tuotteiden taustavalonäyttö, esitellään useita yhteisiä LED-ohjainratkaisuja.
1. Step-UP DC / DC-kytkentäteho täyttää LED-ajamisen
Ohjelman pääpiirteet ovat: matala syöttöjännite, jopa niinkin alhainen kuin 0,7 V (yksisoluinen kuiva akku). Teknisen kehityksen näkökulmasta sarjatyyppinen asema näkyy aikaisemmin, tekniikka on kypsempi ja tehokkuus on suurempi. Tyypillinen sovelluspiiri on esitetty kuviossa 1.
Kuva 1: Tyypillinen sovelluslinja LED-käyttöiselle Step-UP DC / DC-kytkentäteholle.
Tätä sovellustilaa varten varhaisen ohjainpiirin pääasiassa käytetään nykyistä takaisinkytkentätilaa ja LEDin virta määritetään VFB / Rb: n mukaan. DC / DC-takaisinkytkentäjännite VFB on yleensä noin 1,2 V, mikä rajoittaa tehon tehokkuuden edelleen parantumista, itse DC / DC-hyötysuhde on noin 80%. Tässä sovelluksessa todellinen tehokkuus pienenee entisestään. Teknologian parantuessa VFB-jännitteen pienentäminen 0,1 V: n tarkkuudella voi lisätä tehokkuutta yli 85 prosenttiin varsinkin ajossa. 2-3 valot sovellustilassa. Tämän ohjelman edut ja haitat ovat seuraavat:
Edut: kypsä tekniikka, suhteellisen alhainen hinta, korkea kirkkaus yhtenäisyys ja korkea turvallisuuskerroin joidenkin uusien teknisten innovaatioiden, kuten kuviossa 1 esitetyn ylijännitesuojatoiminnon tai jännitteen ja virran takaisinkytkennän yhdistelmällä. Varsinkin taustavalaistuihin suurikokoisiin näyttöihin. Koska useampia LED-valoja tarvitaan näytön taustavalon aikaansaamiseksi, kirkkauden yhtenäisyys ja yhtenäisyys ovat haasteita, jotka on kohdattava.
Haitat: Omien induktanssisovellusten käyttö rajoittaa linjan kokoa ja korkeutta ja aiheuttaa ongelmia, joita insinöörit eivät halua käsitellä - EMI-käsittely erityisesti RF-osan läheisyydessä edellyttää erityistä käsittelyä häiriöitä varten, muutoin se johtaa RF-vastaanotto. Herkkyys pienenee ja jopa ääniosan häiriö, kuten äänilähtövirta, häiritsee ääntä. Lisäksi tässä sovelluksessa, jos LED-valo epäonnistuu, koko LED-merkkijono epäonnistuu, minkä seurauksena ihmiset eivät halua nähdä.
2. Kapasitiivinen varauspumpun käyttötapa
Tämä on suhteellisen uusi ajotapa. Yksinkertaisesti sanottuna kapasitiivinen varauspumppu käyttää kytkinryhmää ja oskillaattoria, logiikkaa ja vertailuohjainta jännitteenkorotuksen ja kondensaattoreiden aikaansaamiseksi energian varastoimiseksi. Suurtaajuusoperaationsa ansiosta voidaan käyttää pieniä keraamisia kondensaattoreita (1μF), mikä minimoi tilaa ja kustannuksia. Latauspumpulla on kaksi toimintatilaa, jatkuvan jännitetilan ja vakiovirtatilan.
1) Jatkuva jännitetilan latauspumppu. Shengbang Microelectronics 'SGM3110 on latauspumppu, jossa vakiojännite. Jatkuvan jännitetilan latauspumpun toimintaominaisuuksista johtuen sillä on korkea kytkentätaajuus ja suuri piikin transienttivirta. Siksi insinöörit tarvitsevat erityistä huomiota piirilevyasettelussa. Oheisen kondensaattorin on oltava mahdollisimman lähellä itse laitetta. Oheislaitteiden tulee olla mahdollisimman lyhyitä. Oheisen PCB: n pitäisi olla mahdollisimman suuri. Oheislaitekondensaattori on kytkettävä suoraan SGM3110: n maahan. Jos johdotus on rajallista, se voi kulkea suuren PCB: n kautta. Ja useita viasia hyvä maadoitus.
Tehokkuuden laskentamenetelmä: η = Iout * Vout / Iin * Vin
Koska laitteella itsessään on kytkentähäviöt ja kondensaattorin vuoto, todellinen hyötysuhde on pienempi kuin tämä arvo, joka liittyy valmistajan prosessitekniikkaan. Tämän LED-ajo-tilan etuna on se, että se voi yksinkertaistaa reuna-alueita ja vähentää tuotekustannuksia. Erityisesti pienikokoisissa näytöissä 1-2 valodiodia käytetään taustavalaisuina; tai käytetään flash-asemaan saavuttaakseen 250mA: n nykyisen tehon 100mS: ssä; tai yksinkertainen DC / DC 5V tehostaa yksinkertaistettua versiota induktiivisen DC / DC-tehon sijasta, vähentää kustannuksia ja tuottaa EMI-ongelmia. Haittapuolena on, että on vain yksinkertainen kaksinkertainen boost-tila, tehokkuus on alhaisempi, suurimman osan ajankäytön hyötysuhde on alle 70%, todellinen käyttöaste on pienempi ja huomattava osa sitä kulutetaan nykyisessä rajoittava vastus. Useita LED-valoja käytettäessä taustavalon sakeus on täysin riippuvainen LEDien ja virranrajoitusvastusten tarkkuudesta.
2) Vakiovirtatilan latauspumppu. LED-ajotehokkuuden parantamiseksi Shengbang Microelectronics esitteli vakiovirtatilan latauspumpun SGM3123 1X, 1.5X ja 2X teholla vuoden 2008 toisella neljänneksellä. Vakiovirtatilan latauspumpun sisäisen Logic-ohjauksen kautta Käytetään nykyisen jakamisen aikaansaamiseksi jokaiselle LED: lle niin, että LEDien kirkkaus pysyy samana ja samanaikaisesti LEDin ajo-tehokkuus paranee mahdollisimman paljon.
Tässä sovelluksessa LED-valon kirkkauden johdonmukaisuutta ylläpitää nykyinen peilinohjaustekniikka, jokaisen kanavan LED-virran virhe ei ylitä 2%, ja 1X, 1.5X-tehostustila helpottaa LED-valon tasapainottamista ja LED on suuri. Joissakin työaikoissa ajotehokkuus voi olla yli 80%. Tyypilliset sovelluslinjat on esitetty kuviossa 2.
Kuva 2: Tyypillinen sovelluslinja vakiovirtatilan latauspumpulle SGM3123.
Käytä eri vastusarvoja LED-lähtövirran asettamiseksi: ILED = Vahvistus * VIset / RIset. Eri valmistajilla on eri Gain-kertoimet. Samanaikaisesti kuin latauspumppusteknologian innovaatio, ihmiset havaitsivat myös, että se käyttää LED: tä ajaakseen useita etuja DC / DC: n suhteen, pienentää kustannuksia, pienentää ohjainkortin kokoa ja välttää EMI-häiriöitä.
3. Kustannusten ja suorituskyvyn saavuttamiseksi on myös joukko muita ajotapoja, kuten alhaisen puolen LED-ajureita. Vakiovirtatilan latauspumpusta verrat- tuna vain varauspumpun tehostus puuttuu ja virran jatkuva virran käsittelyosa on sama. Kustannus vs. virtamuuntaisen varauspumpun suhde on suhteellisen pieni. Haittapuolena on, että puhdas lineaarinen käsittely, kun akun jännite laskee alhaiseksi, kuten 3,6V, äkillisen suuren kuormituksen tapauksessa: puhelin on yhdistetty soittamaan puhelun tai ottamaan kuvan, MP3-musiikin toistoa, MP4-toistoa video, aiheuttaa jännitteen vaihtelut, jännite laskee 0,1 ~ 0,2V, sitten järjestelmän jännite laskee 3: ksi.
