Tryb zasilania LED o stałej mocy zyskuje ostatnio na popularności. Dlaczego jednak LED-y powinny być zasilane źródłem prądu stałego? Czemu nie stosuje się źródła o stałej mocy?

Zanim przejdziemy do tej kwestii, należy zrozumieć, dlaczego LED musi być zasilany prądem stałym. Jak pokazano na rysunku (a) – charakterystyka prądowo-napięciowa LED – niewielka zmiana napięcia przewodzenia, na poziomie ok. 2,5%, powoduje zmianę prądu nawet o 16%. Napięcie przewodzenia LED łatwo zmienia się pod wpływem temperatury złącza. Różnice temperatury – zarówno wysokiej, jak i niskiej – mogą powodować zmiany napięcia przekraczające 20%. Jasność diody LED jest proporcjonalna do jej prądu przewodzenia. Jeżeli prąd się zmienia, jasność również ulega znacznym wahaniom. Z tego powodu LED-y muszą być zasilane prądem stałym.

Czy jednak możliwe jest zasilanie LED-ów mocą stałą? Aby rozważyć ten temat, na początku pomijamy kwestię, czy moc stała przekłada się na stałą jasność. Analizując charakterystyki napięciowo-prądowe i temperaturowe diody, konstrukcja zasilacza o stałej mocy wydaje się możliwa. Jeśli to wykonalne, czemu producenci zasilaczy LED nie wdrażają takich rozwiązań?

Zaprojektowanie układu o stałej mocy nie jest trudne, jeśli w zasilaczu LED zastosujemy mikrokontroler (MCU), który kontroluje moc wyjściową poprzez regulację współczynnika wypełnienia impulsów PWM (Pulse Width Modulation).

Mikrokontroler, sterując współczynnikiem PWM, przelicza sygnały sprzężenia zwrotnego z napięcia i prądu wyjściowego i dopasowuje moc wyjściową do charakterystyki stałej mocy (linia niebieska na rysunku b). W ten sposób można uzyskać efekt stałej mocy.

Jednakże stworzenie zasilacza LED o takiej konstrukcji generuje dodatkowe koszty. Co więcej, pojawia się istotny problem – w przypadku uszkodzenia LED-u może dojść do wzrostu prądu wyjściowego, co pogarsza sytuację. LED to komponent o ujemnym współczynniku temperaturowym. Dlatego przy wyższej temperaturze należy zmniejszyć prąd, aby zachować trwałość i wydajność diody. Konstrukcja stałej mocy pozostaje jednak w sprzeczności z tą zasadą. Gdy napięcie spada z powodu wysokiej temperatury, zasilacz o stałej mocy zwiększa prąd, co działa na niekorzyść trwałości LED.

Podsumowując: z uwagi na te ograniczenia, najlepszym rozwiązaniem jest tzw. "quasi-const power" – czyli zasilacz LED o szerokim zakresie napięcia i prądu wyjściowego, który zachowuje się podobnie do konstrukcji stałej mocy.

Zasilacze LED o stałej mocy produkowane przez MEAN WELL są projektowane właśnie w taki sposób. Zapewniają one szeroki zakres napięć i prądów, co pozwala uniknąć nadmiernych kosztów wynikających z przewymiarowania, błędów doboru spowodowanych charakterystyką LED oraz ryzyka uszkodzenia opraw. Rozwiązanie w postaci szerokiego zakresu napięciowo-prądowego, zbliżone do konstrukcji stałej mocy, jest obecnie najbardziej optymalne.

Rysunek (a) – charakterystyka prądowo-napięciowa LED

Rysunek (b) – charakterystyka prądowo-napięciowa LED z uwzględnieniem temperatury złącza

Cała seria XLG została zaprojektowana z topologią stałej mocy. Szeroki zakres napięcia i prądu wyjściowego umożliwia elastyczne i efektywne rozwiązania dla różnych konfiguracji opraw LED. Dodatkowo ogranicza liczbę modeli potrzebnych w magazynie.

Dla porównania, weźmy modele ELG-75-48 i XLG-75-H. Maksymalna moc w ELG-75-48 osiągana jest przy napięciu 48 V i prądzie 1,56 A – zgodnie z krzywą (c). Jeśli napięcie diody jest dużo niższe niż 48 V, prąd nie może zostać odpowiednio zwiększony z powodu ograniczeń konstrukcyjnych. Skutkiem tego, zasilacz nie osiąga pełnej mocy wyjściowej. Model XLG-75-H nie ma tego problemu. Dzięki konstrukcji stałej mocy, zapewnia pełną moc w zakresie napięć od 36 V do 58 V. Użytkownik może dowolnie regulować prąd wyjściowy i projektować oprawy LED, korzystając z pełnej mocy – jak pokazano na krzywej (d).

Dodatkowo, aby zapewnić pełną moc w szerokim zakresie, seria XLG wykorzystuje komponenty o wyższych parametrach oraz surowsze kryteria testowe. Dzięki temu uzyskuje się lepszą niezawodność i dłuższą żywotność. Szeroki zakres regulacji serii XLG ułatwia także samodzielną konfigurację dla użytkownika.

Więcej informacji można znaleźć w specyfikacji technicznej.

Rysunek (c) - charakterystyka I-V modelu ELG-75-H

Rysunek (d) – charakterystyka I-V modelu XLG-75-H