Topološka struktura napajanja LED drajvera
U aplikacijama LED rasvjete koje koriste AC-DC napajanje, konstrukcijski modul pretvorbe energije uključuje diskretne komponente kao što su diode, preklopni tranzistori (FET-ovi), induktori, kondenzatori i otpornici za obavljanje svojih funkcija, dok regulatori modulacije širine pulsa (pWM) koriste se za kontrolu pretvorbe energije. Izolirana izmjenično-istosmjerna pretvorba struje s transformatorima koji se obično dodaju u krug uključuje strukture topologije kao što su flyback, forward i polumost, kao što je prikazano na slici 1. Flyback topologija je standardni izbor za aplikacije srednje do niske snage s snagom manjom od 30W, dok je struktura polumosta najprikladnija za pružanje veće energetske učinkovitosti/gustoće snage. Što se tiče transformatora u izolacijskoj strukturi, njegova je veličina povezana s frekvencijom prebacivanja, a većina izolacijskih tipova LED pokretača u osnovi koristi "elektroničke" transformatore.
U aplikacijama LED rasvjete koje koriste DC-DC napajanje, metode pokretanja LED dioda koje se mogu koristiti uključuju vrstu otpora, linearni regulator napona i regulator napona sklopke. Dijagram osnovne primjene prikazan je na slici 2. U načinu pogona tipa otpora, struja LED-a može se kontrolirati podešavanjem otpora detekcije struje u seriji s LED-om. Ovaj način rada je jednostavan za dizajn, jeftin je i nema problema s elektromagnetskom kompatibilnošću (EMC). Nedostatak je što ovisi o naponu, treba ekranizirati LED diode i ima nisku energetsku učinkovitost. Linearni regulatori napona također se lako dizajniraju i nemaju problema s elektromagnetskom kompatibilnošću. Oni također podržavaju stabilizaciju struje i prekostrujnu zaštitu (preklapanje), te pružaju vanjske postavke struje. Međutim, njihovi nedostaci uključuju rasipanje snage i potrebu da ulazni napon uvijek bude viši od prednjeg napona, uz nisku energetsku učinkovitost. Regulator sklopke kontinuirano kontrolira otvaranje i zatvaranje sklopke (FET) preko pWM upravljačkog modula, kontrolirajući tako protok struje.
Preklopni regulatori napona imaju veću energetsku učinkovitost, neovisni su o naponu i mogu kontrolirati svjetlinu. Međutim, njihovi nedostaci uključuju relativno visoku cijenu, veću složenost i probleme s elektromagnetskim smetnjama (EMI). Uobičajene topološke strukture LEDDC-DC sklopnih regulatora uključuju pretvarače snižavajućih, pojačanih, pojačanih ili jednostranih primarnih induktorskih pretvarača (SEpIC). Kada je minimalni ulazni napon u svim radnim uvjetima veći od maksimalnog napona LED niza, usvaja se struktura snižavanja, kao što je korištenje 24 Vdc za pokretanje 6 serijski povezanih LED dioda; Naprotiv, kada je maksimalni ulazni napon manji od minimalnog izlaznog napona u svim radnim uvjetima, usvaja se struktura pojačanja, kao što je korištenje 12 Vdc za pogon 6 serijski povezanih LED dioda; Kada postoji preklapanje između ulaznog napona i raspona izlaznog napona, može se koristiti postupno pojačanje ili SEpIC struktura, kao što je korištenje 12Vdc ili 12Vac za pogon četiri serijski spojene LED diode. Međutim, ova struktura ima najmanju idealnu cijenu i energetsku učinkovitost.
Korištenje izmjenične struje za izravno pokretanje LED-a također je postiglo određeni napredak posljednjih godina. U ovoj strukturi, LED žice su raspoređene u suprotnim smjerovima, radeći u pola ciklusa, a LED provodi samo kada je linijski napon veći od prednjeg napona. Ova struktura ima svoje prednosti, kao što je izbjegavanje gubitka snage uzrokovanog AC-DC pretvorbom. Međutim, u ovoj strukturi, LED se prebacuje na niskim frekvencijama, tako da ljudske oči mogu primijetiti fenomene treperenja. Osim toga, potrebno je dodati LED zaštitne mjere u ovaj dizajn kako bi ga zaštitili od utjecaja mrežnih prenapona ili prijelaznih pojava.
