kontrola źródeł światłakontrola źródeł światła

25  Download (0)

Pełen tekst

(1)

1

Dr inż. Robert Stala Dr inż. Robert Stala Akademia Górniczo

Akademia Górniczo--Hutnicza Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie im. Stanisława Staszica w Krakowie

Wydział Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Elektroniki Wydział Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Elektroniki Katedra Automatyki Napędu i Urządzeń Przemysłowych Katedra Automatyki Napędu i Urządzeń Przemysłowych

E

E--mail: mail: stala@agh.edu.plstala@agh.edu.pl

Nowoczesne, efektywne zasilanie i Nowoczesne, efektywne zasilanie i

kontrola źródeł światła kontrola źródeł światła

Dr inż. Robert Stala Dr inż. Robert Stala Akademia Górniczo

Akademia Górniczo--Hutnicza Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie im. Stanisława Staszica w Krakowie

Wydział Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Elektroniki Wydział Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Elektroniki Katedra Automatyki Napędu i Urządzeń Przemysłowych Katedra Automatyki Napędu i Urządzeń Przemysłowych

E

E--mail: mail: stala@agh.edu.plstala@agh.edu.pl

Nowoczesne, efektywne zasilanie i Nowoczesne, efektywne zasilanie i

kontrola źródeł światła kontrola źródeł światła

AGENDA

Efektywne zasilanie i kontrola źródeł światła:

1. Żarowe źródła światła:

- ściemniacze tyrystorowe,

- poprawa współczynnika mocy przy zasilaniu źródeł światła – układy PFC, 2. Zasilanie lamp wyładowczych z wykorzystaniem elektronicznych układów

zapłonowych i zasilających.

3. Lampy LED:

- ogólne cechy układów zasilania lamp LED,

- wybór układu zasilania lamp LED dla wybranej aplikacji,

- sterowanie oświetleniem (protokoły DALI, DMX).

(2)

Rozwój technologii oświetlenia

Źródło: Michael L. Peña, NXP Semiconductors: „Driving HPLEDs In General Lighting Applications”, Nov. 18, 2008,

EFEKTYWNE WYKORZYSTANIE ENERGII W SYSTEMACH OŚWIETLENIA

1. Zasilanie źródeł światła umożliwiające regulację mocy źródła światła:

- Żarówki z układami ściemniaczy,

- Świetlówki z elektronicznym układem zapłonowym i zasilającym - Diody LED z elektronicznymi układami zasilania

2. Systemy sterowania oświetleniem współpracujące z czujnikami (np. obecności) 3. Realizacja PFC w układach zasilających (PFC – Power Factor Correction – układy z

poprawionym współczynnikiem mocy) – wymagane (w niektórych krajach Europy) dla lamp o mocy powyżej 25 W [1]

4. Wykorzystanie światła dziennego

Źródło: [1] Robert Kollman, Texas Instruments Power Management DesignLine : „PlanetAnalog.com - Power Tip #7: Efficiently Driving LED's Offline”, URL: http://www.planetanalog.com/showArticle?articleID=212701516

(3)

5

Własności aplikacyjne

Żarowe źródła światła

- Niski koszt

- możliwość bezpośredniego zasilania napięciem przemiennym lub stałym, - „dobre” parametry emitowanego światła,

- możliwość realizacji ściemniania, - niska sprawność

6 Źródło: [1] Żagan W.: „Podstawy techniki świetlnej”, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, 2005

2-5% energii elektrycznej zamieniana jest na światło [1]

Temperatura barwowa ok.: 2700-3200K Strumień

świetlny [lm]

Skuteczność świetlna [lm/W]

1-20000 8-12

Źródło światła

Temp.

barwowa [K]

Moc [W]

Trwałość [h]

Strumień świetlny [lm]

Skuteczność świetlna [lm/W]

Żarówka ~2700

60

~1000 730 12.2

Przykładowe parametry – żarówka 60W [1]:

Żarówka

(4)

7

Realizacja ściemniacza lamp żarowych w układzie z triakiem

Zdjęcie ze stanowiska laboratoryjnego w Katedrze Automatyki Napędu i Urządzeń Przemysłowych Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie, Schematy na podstawie: STMicroelectronics Application Note AN2425: „Using an ST7ULTRALITE microcontroller to drive a TRIAC or an AC switch for a Mains supply”, September 2006

Ściemniacz lamp żarowych

TRIAC R

FILTER

SUPPLY ST7ULTRALITE

Microcontroller Control button or potentiometer MAIN

230V LAMP

TRIAC R

SUPPLY ST7ULTRALITE

Microcontroller Control button or potentiometer MAIN

230V

LAMP

8

Realizacja ściemniacza lamp żarowych w układzie z triakiem

Źródło: STMicroelectronics Application Note AN2425: „Using an ST7ULTRALITE microcontroller to drive a TRIAC or an AC switch for a Mains supply”, September 2006

Układ regulacji mocy lamp żarowych

(5)

Źródło: STMicroelectronics Application Note AN2425: „Using an ST7ULTRALITE microcontroller to drive a TRIAC or an AC switch for a Mains supply”, September 2006

TRIAC R

FILTER

SUPPLY ST7ULTRALITE

Microcontroller Control button or potentiometer MAIN

230V LAMP

TRIAC R

SUPPLY ST7ULTRALITE

Microcontroller Control button or potentiometer MAIN

230V

LAMP

- Wymagany filtr wejściowy

- Układ sterowania jest zawsze dołączony do sieci, - Nie istnieje limit czasu załączenia i wyłączenia triaka,

Realizacja ściemniacza lamp żarowych w układzie z triakiem

Układ regulacji mocy lamp żarowych

- Tradycyjny układ bez filtru wejściowego

- Układ sterowania jest dołączony do sieci tylko gdy triak jest wyłączony – czas wyłączenia powinien zapewnić odpowiednie zasilanie układu sterującego,

Możliwe dwa rodzaje połączeń ściemniacza i żarówki:

10 Źródło: STMicroelectronics Application Note AN2425: „Using an ST7ULTRALITE microcontroller to drive a TRIAC or an AC switch for a

Mains supply”, September 2006

Zdjęcie i pomiary ze stanowiska laboratoryjnego w Katedrze Automatyki Napędu i Urządzeń Przemysłowych Akademii Górniczo- Hutniczej w Krakowie,

Realizacja ściemniacza lamp żarowych w układzie z triakiem

Układ regulacji mocy lamp żarowych

Układ powinien spełniać normy EN 55015 for the light dimmer i (>1kW) EN 61000-3-2 class A for light dimmer

TRIAC R

SUPPLY ST7ULTRALITE

Microcontroller Control button or potentiometer MAIN230V

LAMP

L

in

=100uH

(6)

11

Fluorescencyjne lampy wyładowcze

Charakterystyka napięciowo-prądowa świetlówki

Źródło: Muhammad H. Rashid, Editor-in-chief: „Power Electronics Handbook”, Academic Press 2001

Lampa wyładowcza ma ujemną różnicową rezystancję

Lampy nie można dołączyć do źródła napięcia.

Prąd lampy musi być ograniczany zewnętrznymi elementami

AC DC

DC AC

HF HF BALLAST line

CONTROL

CIRCUIT STARTING

CIRCUIT

Wady lamp fluorescencyjnych zasilanych przez dławik

Fluorescencyjne lampy wyładowcze

- Brak możliwości regulacji natężenia oświetlenia, - Efekty stroboskopowe i akustyczne

- Problem cos( f )

- Straty energii w dławiku

(7)

13 Źródło: Muhammad H. Rashid, Editor-in-chief: „Power Electronics Handbook”, Academic Press 2001.

- Układ wykorzystuje energoelektroniczny falownik wysokiej częstotliwości i elementy pasywne obwodu lampy (zaprojektowane na wysoką częstotliwość – mniejsze gabaryty, koszt i straty energii).

- Układ realizuje zapłon lampy i regulację prądu w stanie ustalonym.

- W przypadku niektórych lamp wyładowczych wykorzystuje się dodatkowy izolowany układ zapłonowy (dla wygenerowania znacznie większego napięcia, szczególnie w przypadku restartu lampy).

AC DC

DC AC

HF

HF BALLAST line

CONTROL CIRCUIT

STARTING CIRCUIT Energoelektroniczny układ zasilający

Fluorescencyjne lampy wyładowcze

14 Źródło: Muhammad H. Rashid, Editor-in-chief: „Power Electronics Handbook”, Academic Press 2001.

Podstawowe cechy systemu zasilania:

- Częstotliwość pracy:

> 20 kHz dla uniknięcia słyszalnych częstotliwości.

- Prąd lampy w stanie ustalonym

(Aby uzyskać maksymalny czas życia lampy): Symetryczny przemienny o stosunku wartości maksymalnej do skutecznej <1.7.

- Procedura startowa:

Dostosowana do lampy (gorąca czy zimna katoda)

- Ściemnianie. Zmiana wartości prądu lampy realizowana przez zmianę częstotliwości falownika, czyli zmianę impedancji w obwodzie lampy.

Energoelektroniczny układ zasilający

Fluorescencyjne lampy wyładowcze

AC DC

DC AC

HF HF BALLAST line

CONTROL

CIRCUIT STARTING

CIRCUIT

(8)

Źródło: STMicroelectronics Application Note AN993: „ELECTRONIC BALLAST WITH PFC USING L6574 AND L6561”, May 2004

Energoelektroniczny układ zasilający lamp wyładowczych

Zasilanie lamp wyładowczych

Przykład: falownik półmostkowy:

Źródło: [1] STMicroelectronics Application Note AN993: „ELECTRONIC BALLAST WITH PFC USING L6574 AND L6561”, May 2004, [2] Muhammad H. Rashid, Editor-in-chief: „Power Electronics Handbook”, Academic Press 2001.

Energoelektroniczny układ zasilający

Fluorescencyjne lampy wyładowcze

AC DC

DC AC

HF HF BALLAST line

CONTROL

CIRCUIT STARTING

CIRCUIT

FALOWNIK:

[1]

FAZY PRACY UKŁADU ZASILANIA LAMPY WYŁADOWCZEJ:

NAGRZEWANIE

ELEKTROD ZAPŁON PRACA

ZNAMIONOWA

[2]

(9)

Energoelektroniczny układ zasilający

Fluorescencyjne lampy wyładowcze

AC DC

DC AC

HF HF BALLAST line

CONTROL

CIRCUIT STARTING

CIRCUIT

FALOWNIK:

[1]

FAZY PRACY UKŁADU ZASILANIA LAMPY WYŁADOWCZEJ:

NAGRZEWANIE ELEKTROD

PRACA ZNAMIONOWA

R

Lamp

=1.4 kΩ R

Lamp

=inf

L=2.1mH, Cs=100nF, Cres=8.2nF

Źródło: [1] STMicroelectronics Application Note AN993: „ELECTRONIC BALLAST WITH PFC USING L6574 AND L6561”, May 2004, [2] Muhammad H. Rashid, Editor-in-chief: „Power Electronics Handbook”, Academic Press 2001.

[2]

[2]

18 Źródło: Tom Ribarich: „How to design a dimming fluorescent electronic ballast”, International Rectifier

Electronic Ballast – układ używany do startu

lampy i zasilania w stanie pracy znamionowej DIMMING – wzrost częstotliwości ogranicza wartość prądu. Jednocześnie rezystancja lampy wpływa na wartość Q obwodu.

Uproszczony model

Energoelektroniczny układ zasilający (Electronic Ballast )

Fluorescencyjne lampy wyładowcze

(10)

19 Źródło: [1] Tom Ribarich: „How to design a dimming fluorescent electronic ballast”, International Rectifier

BALLAST DESIGN ASSISTANT (BDA) SOFTWARE

Przykład aplikacji „BALLAST DESIGN ASSISTANT” International Rectifier Corp. 2006:

- budowa modelu i symulacji na podstawie wymagań projektowych,

- wykorzystanie biblioteki popularnych typów lamp (dane trudne do określenia dla wykorzystania w „ogólnych” aplikacjach symulacyjnych,

- wygenerowanie schematu i zestawu elementów (bill of materials).

Energoelektroniczny układ zasilający – narzędzia wspomagające projektowania

Fluorescencyjne lampy wyładowcze

Źródło: Koninklijke Philips Electronics N.V. :” Dynamiczne zmiany Nowoczesne rozwiązania w oświetleniu biur”, 2006 20

Zdjęcia ze stanowiska laboratoryjnego w Katedrze Automatyki Napędu i Urządzeń Przemysłowych Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie,

Philips Savio – DYNAMICAL LIGHTING – regulacja temperatury barwowej (i natężenia oświetlenia) lampy w zależności od preferencji użytkownika, dyspozycji czy pory dnia.

Zasilanie lamp wyładowczych

(11)

Źródło: STMicroelectronics Application Note AN993: „ELECTRONIC BALLAST WITH PFC USING L6574 AND L6561”, May 2004

PRZYKŁAD – FLUORESCENT LAMPS ELECTRONIC BALLAST AND DIMMING

Regulacja prądu lampy przez zmianę częstotliwości pracy falownika

Zasilanie lamp wyładowczych

22 Źródło: STMicroelectronics Application Note AN993: „ELECTRONIC BALLAST WITH PFC USING L6574 AND L6561”, May 2004

Prostownik PFC w strukturze przekształtnika typu boost

Kontrola zasilania lampy – sterowanie półmostkowego falownika napięcia.

C17 blokuje składową stała napięcia

PRZYKŁAD – FLUORESCENT LAMPS ELECTRONIC BALLAST AND DIMMING

Zasilanie lamp wyładowczych

(12)

Problem - recykling

Fluorescencyjne lampy wyładowcze

- Świetlówka F8T5 zawiera 3.75 miligramy rtęci,

- Mniej niż 25% lamp z rtęcią jest utylizowane

(Association of Lighting and Mercury Recyclers 2008)

,

- jest bardzo niewiele miejsc recyklingu CFL

Źródło: Michael L. Peña, NXP Semiconductors: „Driving HPLEDs In General Lighting Applications”, Nov. 18, 2008,

LED - Light-Emitting Diode

Własności aplikacyjne diod LED - Efektywność (do 150 lm/W [1]) - Niskie napięcie zasilania (ok. 3V)

- Strumień w funkcji prądu (własności regulacyjne) - Widmo (kolor i temperatura barwowa) - Czas życia (ang. lifetime)

- przynajmniej 50000 godzin

przy efektywności na poziomie nie mniejszym niż 70% wartości początkowej (32.2 lat przy użyciu LED przez 4 godz. dziennie)) [2]

- Wymagany radiator dla zapewnienia katalogowego strumienia świetlnego i żywotność) [3]

- Kąt emitowanego światła i odpowiednia optyka umożliwiają zwiększenie efektywności systemu oświetlenia

[1] National Semiconductor: „LED Drivers for High-Brightness Lighting Solutions Guide”, National Semiconductor Corporation, Sept. 2009.

[2] Cree, Inc: „LED Luminaire Design Guide”, 2007 Cree, Inc, 1-888-9LIGHT1, CLD-AP15.000, www.arrownac.com/cree

[3] PHILIPS Technology White Paper: „Understanding power LED lifetime analysis How intuitive graphical data sets help lighting designers accurately predict power LED reliability in different operating environments”,

[4] Future Lighting Solutions; „Making LED lighting solutions simple™”, „Wide Area Lighting. Designer’s Guide”.

Zdjęcie diody świetlnej wykonane przez autora

[3]

[2]

[4]

(13)

25 Źródło: [1] Żagan W.: Podstawy techniki świetlnej, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, 2005

2-5% energii elektrycznej zamieniana jest na światło [1]

Temperatura barwowa ok.: 2700-3200K Strumień

świetlny [lm]

Skuteczność świetlna [lm/W]

1-20000 8-12

Źródło światła

Temp.

barwowa [K]

Moc [W]

Trwałość [h]

Strumień świetlny [lm]

Skuteczność świetlna [lm/W]

Żarówka ~2700

60

~1000 730 12.2

Przykładowe parametry – żarówka 60W [1]:

Żarówka LED

Diodowe źródła światła (LED) – przykładowe parametry –

LUXEON K2

Źródło: Informacje z: http://www.luxeonstar.com/

LXK2-PW12-R00 Specifications

Lumens: 45 lm @ 350mA

75 lm @ 700mA Max Continuous Current: 1500 mA

Forward Voltage: 3.6 V

(14)

LED

Diodowe źródła światła (LED) – przykładowe parametry –

LUXEON K2

Źródło: Luxeon Technical Datasheet DS51: „Power Light Źródło LUXEON K2”

Color Temperature CCT

Color Min Typ Max

Cool White

4500 K 6500 K 10000 K

Neutral White

3500K 4100K 4500K

Warm White

2650K 3000K 3500K

Green, Cyan, Blue, Royal Blue, Red, Red Orange, Amber

28

LED

Diodowe źródła światła (LED) – przykładowe parametry –

LUXEON K2

Źródło: Luxeon Technical Datasheet DS51: „Power Light Źródło LUXEON K2”

Color Temperature CCT

Color Min Typ Max

Cool White

4500 K 6500 K 10000 K

Neutral White

3500K 4100K 4500K

Warm White

2650K 3000K 3500K

Green, Cyan, Blue, Royal Blue, Red, Red Orange, Amber

(15)

29

LED

Diodowe źródła światła (LED) – przykładowe parametry – LUXEON K2

Źródło: Luxeon Technical Datasheet DS51: „Power Light Źródło LUXEON K2”

Color Temperature CCT

Color Min Typ Max

Cool White

4500 K 6500 K 10000 K

Neutral White

3500K 4100K 4500K

Warm White

2650K 3000K 3500K

Tj=25C

LED

- oświetlenie dekoracyjne i iluminacje - podświetlenie LCD

- światła samochodowe - lampy sygnalizacyjne, - lampy zasilane bateryjnie - zastąpienie żarówek - oświetlenie

Aplikacje lamp LED

(16)

Źródło: Zdjęcia ze stanowiska prezentera nowoczesnych systemów 31 oświetleniowych firmy Philips wykonane w Katedrze Automatyki Napędu i Urządzeń Przemysłowych Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie,

Iluminacja obiektów architektonicznych

Iluminacja LED włączona

LED

Iluminacja LED wyłączona

Zasilanie lamp LED

LED ma napięcie ok. 3V i prąd 0-1400mA.

Prąd LED silnie zależy od napięcia, strumień świetlny od natężenia prądu – LED zasilane są przeważnie przez układ kontroli prądu lub napięcia diody:

- Nie występuje efekt migotania,

- Duży zakres regulacji strumienia świetlnego, - Możliwa regulacja temperatury barwowej i koloru,

- Zastosowanie układu PFC zmniejsza negatywne oddziaływanie lampy na system elektroenergetyczny,

- W wielu przypadkach należy uwzględnić izolację niskonapięciowych układów z LED od sieci.

Zasilanie i regulacja strumienia świetlnego LED

AC DC

LED DRIVER line

CONTROL CIRCUIT:

- DC voltage stabilisation - PFC

DIMMING CONTROL

Źródła: [1] Texas Instruments: Michael Day: „TLC5940 PWM dimming provides superior color quality in LED video displays”, 2Q 2006,

(17)

33

Zasilanie lamp LED

Źródło: [1] Texas Instruments: Mao Ye: „Driving High-Current LEDs”, Application Report SLVA265, January 2007

[2] Texas Instruments: Michael Day: „TLC5940 PWM dimming provides superior color quality in LED video displays”, 2Q 2006

LED Driver - PWM lub analogowy sposób regulacji strumienia

analogowy sposób regulacji strumienia może spowodować zmianę koloru światła LED [2]

[1]

time

LED curre

nt 1500A

time

LED curre

nt 1500A

Analog dimming

PWM dimming

[2]

34

Zasilanie lamp LED

LED Driver – regulacja strumienia świetlnego

[1]

Źródło napięcia i rezystor ograniczający: ILED=(Vin-VF)/RBn

Źródło napięcia, rezystor ograniczający.

Modulacja prądu gałęzi z diodą Źródło prądu stałego i modulacja prądu diod

V F

R B1 R Bn

V

F

R

B1

R

Bn

PWM CONTROL

R

G1

R

Gn

[2]

time

LED curre

nt 1500A

time

LED curre

nt 1500A

Analog dimming

PWM dimming

Źródło: [1] Texas Instruments: Michael Day: „LED-driver considerations”, 1Q 2004 Analog Applications Journal

R

sense PWM CONTROL

R

G

V

F

I

ref

[1]

(18)

35

Zasilanie lamp LED

LED Driver – wymagania [1]

- Kontrola prądu diod, - Wysoka sprawność,

- Regulacja PWM strumienia świetlnego, - Zabezpieczenie nadnapięciowe, - Kontrola braku obciążenia, - Niewielki rozmiar, - Niski stopień komplikacji.

Źródło: [1] Texas Instruments: Michael Day: „LED-driver considerations”, 1Q 2004 Analog Applications Journal

Topologie przekształtnika, parametry elektryczne (napięcie wyjściowe, zakres napięcia wejściowego, natężenie prądu wyjściowego) zależą od aplikacji (ilość i moc diod LED, wymogi dla ściemniania i sterowania)

36

Zasilanie lamp LED

LED Driver – Przekształtnik dc/dc typu Buck z kontrolą prądu [1]

W układzie z przekształtnikiem typu buck, prąd diody ma przebieg o składowej stałej i trójkątnej - problem ze sterowaniem [1].

Zmniejszenie składowej trójkątnej przez zwiększenie częstotliwości impulsowania i zwiększenie wartości indukcyjności w obwodzie

Źródło: [1] Heinz van der Broeck, Georg Sauerlander, Matthias Wendt: „Power driver topologies and control schemes for LEDs”, Applied Power Electronics Conference, APEC 2007, Feb. 25 2007-March 1 2007, pp. 1319 - 1325

R

sense Compare and PWMControl

R

G

V

F

I

ref

time

i LED u DS

(19)

37

Zasilanie lamp LED

Źródło: National Semiconductor, Chris Richardson: „LM3404/LM3404HV Evaluation Board”, AN-1545, 2008, National Semiconductor, Chris Richardson, „Driving LEDs: To Cap or Not to Cap”, Power Designer, No. 116,

Zdjęcie ze stanowiska laboratoryjnego w Katedrze Automatyki Napędu i Urządzeń Przemysłowych Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie,

LED Driver - Przykład:

LM3404/04HV 1.0A Constant Current Buck Regulator for Driving High Power LEDs

■ 1.0A MOSFET w układzie scalonym

■ Zakres VIN: 6V - 75V (LM3404HV)

■ Wejście PWM Dimming i Low Power Shutdown

Zasilanie lamp LED

Źródło: [1] National Semiconductor, Chris Richardson: „LM3404/LM3404HV Evaluation Board”, AN-1545, 2008, [2] National Semiconductor, Chris Richardson, „Driving LEDs: To Cap or Not to Cap”, Power Designer, No. 116,

Zdjęcie i pomiary ze stanowiska laboratoryjnego w Katedrze Automatyki Napędu i Urządzeń Przemysłowych Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie,

LED Driver - Przykład:

LM3404/04HV 1.0A Constant Current Buck Regulator for Driving High Power LEDs

Przebiegi prądu i napięcia diody:

Vmax=3.7V Imax=500mA f=28.9kHz

(20)

39

Zasilanie lamp LED

W układzie z przekształtnikiem typu boost, prąd diody ma przebieg zbliżony do prostokątnego [1].

Źródło: [1] Heinz van der Broeck, Georg Sauerlander, Matthias Wendt: „Power driver topologies and control schemes for LEDs”, Applied Power Electronics Conference, APEC 2007, Feb. 25 2007-March 1 2007, pp. 1319 - 1325

R sense

Compare

and PWMControl

R G

V F

I ref

LED Driver – Przekształtnik dc/dc typu Boost z kontrolą prądu [1]

time

i LED

Zasilanie lamp LED

LED Driver - Przykład:

TPS61165 Boost Converter

Zakres Vin: 3-V do 18-V

38-V Open LED Protection for 10 LEDs 1.2-A Switch FET (1.2-MHz Switching Frequency) Sprawność: powyżej 90%

Wbudowana funkcja Soft Start 2 metody sterowania

Źródło: Texas Instruments: „High Brightness White LED Driver in 2mm x 2mm QFN Package”, SLVS790–NOVEMBER 2007

(21)

41

LED Driver - Przykład: STEROWANIE 3 KOLOROWYMI DIODAMI PRZEZ UKŁADY TPS62260

Źródło: Texas Instruments: „TPS62260LED-338 Three-Color LED Driver Evaluation Module (EVM), User's Guide”, Literature Number: SLVU240A

Zasilanie lamp LED

TPS62260 2.25-MHz, 600-mA step-down voltage converters:

42

Wykorzystanie diody LED RGB

Źródło: STMicroelectronics Application Note AN2531: „Generating multicolor light using RGB LEDs”, May 2007

Elementy:

STEVAL-ILL009V1 reference board STEVAL-ILL009V3 Load board

Dioda czerwona, zielona i niebieska w jednej obudowie, bardzo blisko co daje inne możliwości aplikacyjne niż stosowanie oddzielnych diod kolorowych

OSTAR projection module 700 mA,

Zasilanie lamp LED

(22)

Źródło: OSRAM Opto Semiconductors. „OSTAR – Projection Lead (Pb) Free Product - RoHS Compliant LE ATB A2A”, 2008-12-15 OSTAR – Projection

LE ATB A2A:

51 lm/W (amber), 86 lm/W (true green), 17 lm/W (blue) at 100 mA with lens

Aplikacje

•projektory

•aplikacje medyczne

•mikroskopy

•VMS (variable message signs)

Wykorzystanie diody LED RGB

Zasilanie lamp LED

Wykorzystanie diody LED RGB

Zasilanie lamp LED

Źródło: [1] STMicroelectronics Application Note AN2531: „Generating multicolor light using RGB LEDs”, May 2007

[2] Zdjęcie ze stanowiska laboratoryjnego w Katedrze Automatyki Napędu i Urządzeń Przemysłowych Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie,

[1]

[2]

(23)

Wykorzystanie lamp LED

Głównie układy zastępujące żarówki

Zasilanie napięciem przemiennym

Układy PFC

PFC Power Factor Correction – układy o poprawionym współczynniku mocy: PF=P/S Dlaczego PFC?

- mniejsza wartość skuteczna prądu sieci, - mniejsza zawartość harmonicznych, - typowo PF (0.5-0.7), THD (> 100%) dla prostownika diodowego z kondensatorem, a PF=0.99 dla układu PFC [1].

- mniejsze straty energii w sieci i transformatorach,

- mniejsze obciążenie przewodu neutralnego w układach trójfazowych, - mniejsze oddziaływanie na pracę silników.

Źródło: [1] STMicroelectronics App. Note AN993: „ELECTRONIC BALLAST WITH PFC USING L6574 AND L6561”, May 2004 [2] Fairchild Power Factor Correction (PFC) Toolkit, from http://www.fairchildsemi.com

PF=P/(U

S

I

S

)  I

S

=P/(PF·U

S

)

U

S

, I

S

– wartości skuteczne prądu i napięcia sieci [2]

Wykorzystanie lamp LED

Głównie układy zastępujące żarówki

Zasilanie napięciem przemiennym

Przykładowy układ zastępujący żarówkę Singlestage flyback (isolated) PFC converter

Źródło: Texas Instruments: „LED Reference Design Cookbook”, Texas Instruments 4Q 2009

(24)

Wykorzystanie lamp LED

Zasilanie napięciem przemiennym – LED 230V

u

LED

, i

LED

[1] Seoul Semiconductor, Acriche Technical Data Sheet

[2] Zdjęcia i pomiary ze stanowiska laboratoryjnego w Katedrze Automatyki Napędu i Urządzeń Przemysłowych Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie,

48

Parametry źródeł światła

Porównanie parametrów aplikacyjnych

Źródło: [1] Y.K. Cheng, K.W.E.Cheng: „General Study for using LED to replace traditional lighting devices”, 2006 2nd International Conference on Power Electronics Systems and Applications

P – prosty S – skomplikowany Typ lampy Topologia

układu zasilania

Implementacja opcji ściemniania

Szybkość załączania

Trwałość [h]

Żarowa P, ac P duża 750-1K

Fluorescencyjna S, ac S 1sec 6K

LED P, ~3V dc P największa 100K

LED posiadają najbardziej efektywne możliwości sterowania kolorem światła lampy

[1]

(25)

49

Efektywność energetyczna źródeł światła

Sprawność źródeł światła [1]

Typ lampy Straty energii wypromieniowane

[%]

Straty cieplne

[%]

Żarowa 81 - 86 5-6

Fluorescencyjna 30 - 32 44

LED 0 - 0.2 80 - 88

Źródło: [1] Y.K. Cheng, K.W.E.Cheng: „General Study for using LED to replace traditional lighting devices”, 2006 2nd International Conference on Power Electronics Systems and Applications

50 Źródło: Ashish Garg, Mukund Krishna: „LIGHTING CONTROL INTERFACES”, CYPRESS SEMICONDUCTOR Webinar, 6/10/2008

Sterowanie oświetleniem

Kryterium:

-Ilość sterowanych lamp -Odległość

-Szybkość zmiany światła lamp -Dostępna infrastruktura (np. przewody)

Przykładowe technologie komunikacji:

-Dali

(1.2 Kbps, 300m, 64 niezależne punkty, 4 przewodowy, dwukierunkowa komunikacja)

-DMX512 (250 Kbps, 1200m, 512 niezależnych punktów, 4 przewodowy)

-Bezprzewodowa (>250Kbps, do 75m)

Obraz

Updating...

Cytaty

Powiązane tematy :