LED-ohjaimen virtalähteen topologiarakenne
AC-DC-virtalähdettä käyttävissä LED-valaistussovelluksissa tehonmuunnosmoduuli sisältää erillisiä komponentteja, kuten diodeja, kytkentätransistoreja (FET), induktoreja, kondensaattoreita ja vastuksia vastaavien toimintojensa suorittamiseksi, kun taas pulssinleveysmodulaatiosäätimiä (pWM) käytetään ohjaamaan tehon muuntamista. Eristetty AC-DC-tehonmuunnos, jossa muuntajia yleensä lisätään piiriin, sisältää topologiarakenteet, kuten flyback-, forward- ja half bridge, kuten kuvassa 1 on esitetty. Flyback-topologia on vakiovalinta keski- ja pienitehoisille sovelluksille, joiden teho on pienempi kuin 30 W, kun taas puolisiltarakenne sopii parhaiten korkeamman energiatehokkuuden/tehotiheyden tarjoamiseen. Mitä tulee eristysrakenteen muuntajaan, sen koko liittyy kytkentätaajuuteen, ja useimmat eristystyyppiset LED-ajurit käyttävät periaatteessa "elektronisia" muuntajia.
DC-DC-virtalähdettä käyttävissä LED-valaistussovelluksissa voidaan käyttää LED-ajomenetelmiä, kuten vastustyyppi, lineaarinen jännitesäädin ja kytkinjännitesäädin. Perussovelluskaavio on esitetty kuvassa 2. Resistanssityyppisessä käyttötilassa LEDin myötävirtaa voidaan ohjata säätämällä virrantunnistusvastusta sarjaan LEDin kanssa. Tämä ajotila on helppo suunnitella, edullinen, eikä siinä ole sähkömagneettisen yhteensopivuuden (EMC) ongelmia. Haittapuolena on, että se riippuu jännitteestä, se tarvitsee suojata LEDit ja sen energiatehokkuus on alhainen. Lineaariset jännitesäätimet on myös helppo suunnitella, eikä niissä ole EMC-ongelmia. Ne tukevat myös virran stabilointia ja ylivirtasuojaa (foldback) ja tarjoavat ulkoisia virran asetuspisteitä. Niiden puutteita ovat kuitenkin tehohäviö ja tarve, että syöttöjännite on aina korkeampi kuin lähtöjännite, alhaisella energiatehokkuudella. Kytkimen säädin ohjaa jatkuvasti kytkimen (FET) avaamista ja sulkemista pWM-ohjausmoduulin kautta, mikä ohjaa virran virtausta.
Kytkentäjännitteensäätimillä on korkeampi energiatehokkuus, ne ovat jännitteestä riippumattomia ja voivat säätää kirkkautta. Niiden puutteita ovat kuitenkin suhteellisen korkeat kustannukset, suurempi monimutkaisuus ja sähkömagneettiset häiriöt (EMI). LEDDC-DC-kytkentäsäätimien yleisiä topologiarakenteita ovat buck-, boost-, buck-boost- tai yksipäiset ensisijaiset induktorimuuntimet (SEpIC). Kun minimitulojännite kaikissa käyttöolosuhteissa on suurempi kuin LED-merkkijonon maksimijännite, käytetään alennusrakennetta, kuten 24 Vdc:n käyttö kuuden sarjaan kytkettyjen LEDien ohjaamiseen; Päinvastoin, kun suurin tulojännite on pienempi kuin pienin lähtöjännite kaikissa työolosuhteissa, käytetään tehostusrakennetta, kuten 12 Vdc:n käyttö kuuden sarjaan kytkettyjen LEDien ohjaamiseen; Kun tulojännitteen ja lähtöjännitealueen välillä on päällekkäisyyttä, voidaan käyttää porrastettua boost- tai SEpIC-rakennetta, kuten 12Vdc tai 12Vac ohjaamaan neljää sarjaan kytkettyä LEDiä. Tällä rakenteella on kuitenkin edullisin hinta ja energiatehokkuus.
Vaihtovirran käyttö LED-valojen suoraan ohjaamiseen on myös edistynyt jonkin verran viime vuosina. Tässä rakenteessa LED-jonot on järjestetty vastakkaisiin suuntiin, toimivat puolessa jaksossa, ja LED johtaa vain, kun verkkojännite on suurempi kuin lähtöjännite. Tällä rakenteella on etunsa, kuten AC-DC-muunnoksen aiheuttaman tehohäviön välttäminen. Tässä rakenteessa LED vaihtaa kuitenkin matalilla taajuuksilla, joten ihmissilmät voivat havaita välkkyviä ilmiöitä. Lisäksi tähän malliin on lisättävä LED-suojatoimenpiteitä, jotka suojaavat sitä linjapiikeiltä tai transienteilta.
