LED's die voor straatverlichting worden gebruikt, maken meestal gebruik van een soort DC / DC-omvormer, met een strakke stroomregeling aan de uitgang.Het leveren van een constante stroom vermindert dus niet de efficiëntie, noch voegt het onnodige componenten toe die zouden kunnen falen, noch wordt de levensduur van de LED's verkort.

Het is de eenvoudigste en meest efficiënte manier om een krachtige LED-array aan te sturen.Constante stroom, geleverd door een "gepulseerde" bron.

U gaat er verkeerd van uit dat de efficiëntie toeneemt met een hoger vermogensniveau. Het tegenovergestelde is waar: voor elk zinvol vermogensniveau neemt de efficiëntie af wanneer u de stroom verhoogt.

PWM wordt gebruikt omdat het erg gemakkelijk te implementeren is. Als u uw stroom instelt op het maximum dat u wilt gebruiken, kunt u lineaire helderheidsregeling hebben door alleen de inschakelduur aan te passen. Het aanpassen van de stroom heeft een niet-lineaire respons die een kalibratietabel vereist als absolute nauwkeurigheid belangrijk is (vaak niet).

Zoals je kunt zien aan de hand van deze 1W witte led Lumen vs stroom curve, verdubbelt een verdubbeling van de stroom niet de lichtopbrengst. Of dit belangrijk is, hangt af van uw aanvraag. Als u te maken heeft met een reclameachtergrondverlichting van> 1kW, is de elektriciteitsrekening gemakkelijk hoger dan de kosten vooraf van de displaymodule. Er zijn ook thermische overwegingen, met een betere efficiëntie heeft u minder afvalwarmte op uw systeem.

Om de zaken nog erger te maken, is dat de werkzaamheid nog meer afneemt met een hogere junctietemperatuur. Deze grafiek toont de omgevingstemperatuur, maar in wezen werkt de junctietemperatuur op dezelfde manier. Ze doen er gewoon moeilijk over. Nu zal PWM de warmteafgifte gemiddeld maken, maar toch, een slechtere efficiëntie vereist een hogere gemiddelde stroom, wat een hogere junctietemperatuur betekent.

Een nadeel van een PWM is dat de belasting vervelend is vanuit SMPS-oogpunt, je legt in feite constante radicale transiënten op aan het arme ding. Je hebt op zijn minst een grote uitgangscondensator nodig om de spanningsdalingen en -pieken aan de randen te bufferen.

Een probleem met constante stroomsturing is dat het ingewikkelder is, vooral als u een instelbare uitgangsstroom wilt. Er zijn verdere complicaties met lokale dimtoepassingen, aangezien Vf varieert met het uitgangsvermogensniveau, dus uw huidige regelaar moet het verschil wegwerken.

Edit heeft iets toegevoegd over de junctietemperatuur.

Samenvattend: ze zouden het niet doen omdat het niet efficiënt is, de lichten niet in veilige specificaties zou houden en niet haalbaar is als een manier om een ​​grote groep lichten te bedienen (vanwege de afstand en het gebrek aan veelzijdigheid ).

Bij straatverlichting is de naam van het spel efficiëntie .

Leds zijn inherent een moeilijke klant, omdat ze in hun hoge efficiëntiebereiken te niet-lineair ** zijn en de meeste worden aangedreven door een constante stroom voeding.

Operatief woord: "constante".

Omdat ze het al moeten besturen met een constante stroomtoevoer, zou dat, als ze ook PWM willen doen, onnodige complexiteit toevoegen. En er is een veel betere manier om LED's te dimmen met de reeds aanwezige constante stroomvoorziening. Bekijk hier dit gegevensblad op pagina 11. Voorwaartse spanning versus voorwaartse stroom. Merk op dat deze grafiek very is vervormd, kijk voor genormaliseerd naar mijn eindnoten.

Als je de LED op 3000mA aanstuurt en deze wilt dimmen, verlaag dan de stroom naar 1000mA en voila . Het daalt natuurlijk niet helemaal met 2/3, kijk naar "flux vs current", zelfde pagina.

Bij 1/3 daalt de huidige lichtstroom van 235% naar 95% van de spec. Het is veel efficiënter bij de lagere stroom. De spanning daalt ook, wat een beetje aan het efficiëntieverschil knabbelt, maar niet zo heel veel.

Zou iemand opzettelijk meer emitters gebruiken om de efficiëntie te verbeteren? Absoluut. Veel commerciële en industriële klanten kijken naar de totale levenscycluskosten, en emitters maken daar een klein deel van uit. Als $ 100 extra emitters $ 300 aan elektriciteit besparen gedurende de levensduur van het armatuur, kan dit een slimme zet zijn. Ik had een man die drie LED's specificeerde op max. 1400ma redline. Het gaf het nodige licht. Warmte was echter het belangrijkste probleem. Ik heb respecced met behulp van de datasheet "normale" stroom van 350ma en zeven emitters. Kreeg hetzelfde licht op de helft van het vuur.

Nu ik positief heb aangetoond dat een lager vermogen efficiënter is voor LED's, kun je zien waar PWMing ze niet efficiënt is. 3000ma draaien op 33% PWM is erger dan 1000ma continu draaien.

Waarom zou iemand dan PWM hebben?

In een perfecte wereld zou al het dimmen gebeuren via zoiets als het 0-10 volt-signaal dat veel commercieel wordt gebruikt, en elke LED-module zou de "pas de output van de constante stroomtoevoer aan voor perfect dimmen" gebruiken. Maar .. dat werkt niet overal. Feit is ... PWM is een efficiënte manier om propageren een dimmen signaal .

Overweeg de eenvoudige "ledstrip". Een smalle strip PCB, elke 50 mm (2 ") heeft een CUT-lijn, drie LED's en een weerstand. Of voor een RGB-strip, drie RGB-LED's en drie weerstanden. En met RGB willen ze natuurlijk elk kanaal dimmen afzonderlijk. Hoe krijgen we drie dimsignalen tot honderden kleine segmenten? Door de kosten is het onmogelijk om op elk segment van 50 mm constante stroomvoedingen met instelbare output te plaatsen. De enige werkbare dimmethode is PWM.

Het wordt beter. PWM is zowel het vermogen als het signaal. Als de PWM-controller slechts 3 ampère kan aansturen, en u wilt zeven 6A-strips gebruiken, kunt u een amplifier gebruiken: deze ontvangt de uitgang van de controller als een signaal en gebruikt deze om zijn hoge-stroomuitgangen af ​​te schermen , door PWM in lock-step te tikken. De veelzijdigheid is moeilijk te verslaan.

En dit werkt voor een grote verscheidenheid aan LED-verlichting (waarvan het doel met name niet efficiëntie is). Niemand geeft hier echt om de lumen per watt:

src

Waarom dan geen straatverlichting?

Het is niet helemaal onredelijk om led-straatverlichting te dimmen. Ze zouden kunnen ontspannen in de schemering, tot 23.00 uur boven de wettelijke vereisten verbranden en dan terugdraaien in de spookachtige uren waarin bijna niemand buiten is. Maar ze zouden geen PWM gebruiken. Het signaal verspreidt zich niet goed over een installatie ter grootte van een stad.

Een LED-straatverlichting neemt hoogspanning op (240-277V of zelfs 480V die ze van de dichtstbijzijnde stroomlijn aftappen zonder meting, wat betekent dat PWMing de stroomlijn precies is) ***. Intern heeft een straatlantaarn een redelijk aantal grote emitters - ideaal voor serieschakeling op een constante stroomtoevoer met hoge spanning. Dit kan het beste worden gedimd door de huidige aanpassing. Ze zouden ofwel radio gebruiken - of als ze een dure signaaldraad bedraden, zouden ze die voor veel meer dingen gebruiken dan dimmen. Ze werken mogelijk samen met het energiebedrijf om een ​​datasignaal te coderen dat vergelijkbaar is met hoe energiebedrijven slimme meters op afstand kunnen uitschakelen. Het toevoegen van $ 20 per eenheid voor de zendontvanger is geen "dealbreaker" voor een straatlantaarn van $ 1000.

** Gloeilampen zijn lineair zodra ze zijn aangestoken, dus als er 120V naar wordt gestuurd, wordt op betrouwbare wijze 60W geproduceerd. Ontladingsverlichting (fluorescerend, neon, lage / hoge druk natrium, kwikdamp en metaalhalogenide) is totaal niet-lineair: eenmaal geraakt, zijn ze dood kort en moeten ze stroombeperkt worden door een ballast / bestuurder. In het geval van LED's is hun spanningsstroomcurve behoorlijk steil. U herinnert zich de grafiek Spanning versus Stroom van Dit gegevensblad op pagina 11. Kijk nog eens: de schaal is vervormd en de spanning start niet op nul. Indien gecorrigeerd , zou de grafiek er als volgt uitzien:

Dat is wat u niet-lineair noemt. Onthoud dat deze lijn een beetje beweegt, afhankelijk van temperatuur, leeftijd, binning, etc. en wanneer de lijn zo steil is, is een beetje veel. Stuur 3.05V en wie weet wat er gaat gebeuren! De fabrikant garandeert alleen wat er gebeurt als je 2500ma verzendt. Om die reden is elke andere grafiek in de datasheet gebaseerd op huidig ​​.

*** Het energiebedrijf en de stad komen overeen hoeveel stroom een ​​ normale straatlantaarn verbruikt, en het energiebedrijf vermenigvuldigt zich eenvoudig met het aantal lichten en brengt ze in rekening.

Over het algemeen zijn er twee manieren om LED's te dimmen: PWM-dimmen en Amplitude-dimmen. Wat u DC-dimmen noemt, is amplitudedimmen. In professionele verlichtingstoepassingen wordt PWM niet langer gebruikt voor dimmen, voornamelijk vanwege gezondheidsproblemen over de gegenereerde flikkering. Bij straatverlichting is een ander probleem het stroboscopische effect. U zult vandaag ontdekken dat vrijwel alle professionele LED-drivers, inclusief straatverlichting, amplitudedimmen gebruiken. U kunt hier meer lezen over flikkeren en dimmen.

Update: In reactie op enkele van de opmerkingen wil ik graag mijn antwoord uitbreiden. Met professionele verlichtingstoepassingen verwijs ik naar constante stroom dimbare> 20W LED-drivers zoals deze, niet naar goedkope en vervelende halogeen- of lampvervangingen of computer-backlight-toepassingen.

Er zijn twee oorzaken van flikkering, de ene wordt veroorzaakt doordat de netrimpel zich voortplant naar de uitgang. Goedkope enkeltraps LED-drivers, zoals die worden gebruikt bij het vervangen van lampen, hebben last van dit fenomeen.

Het tweede type flikkering wordt veroorzaakt door PWM-dimmen. Dit kan waarneembaar of onmerkbaar zijn. De IEEE PAR1789 is een aanbeveling van hoe hoog de PWM-frequentie moet zijn om als onmerkbaar te worden beschouwd. Dat gezegd hebbende, zult u in de industrie ontdekken dat hoogwaardige LED-drivers voor professionele toepassingen bijna uitsluitend amplitudedimming (DC-dimming) gebruiken.