logo
Finnish English Estonian Latvian Lithuanian

FINTRONIC OY
Malmin kauppatie 8 A
00700 HELSINKI
Finland

fintronic(at)fintronic.fi
etunimi.sukunimi@fintronic.fi

Puh.(09) 2512 7770
Fax.(09) 879 7770

LT3799 - Helppo valodiodien ohjaus Linearin piirillä

Valodiodien ohjaus suoraan verkosta on haastavaa, mutta ongelmaan löytyy tehokkaita ja helppoja ratkaisuja.

Valodiodien ohjaus suoraan sähköverkosta tuo paljon lisäsovelluksia valaistukseen, koska sähköverkko on käytettävissä kaikkialla, sekä liikkeissä että asunnoissa.
Loppukäyttäjän vaatima käytön helppous asettaa suuria vaatimuksia ohjainyksiköissä käytettäville mikropiireille. Valodiodit tarvitsevat vakiovirran tuottaakseen vakiona pysyvän valotehon ja vaihtojännitteen käyttö tuo vielä lisävaatimuksia ohjainpiireille.
Käyttöpaikasta riippuen verkkojännite vaihtelee 90 V ja 265 V välillä, taajuus on 50 Hz tai 60 Hz. Valaisimen tulisi toimia samalla kytkennällä riippumatta käyttöpaikasta, ilman muutoksia. Tämä vaatii ohjainyksikön joka toimii eri jännitteillä ja taajuuksilla.

Monissa verkkokäyttöisissä sovelluksissa vaaditaan lisäksi sähköistä eristystä ohjainpiirillä. Tämä on useimmiten viranomaismääräysten asettama turvallisuusvaatimus.
Sähköinen eristys muodostetaan useimmiten flyback-topologialla, jossa ohjainyksikössä käytetään muuntajaa ensiö- ja toisiopuolen erottamiseen. LED-valaistuksen käytön yleistymiseen vaikuttaa pienemmällä teholla aikaansaatu valomäärä verrattuna muihin valaistustekniikoihin. Silloin on tärkeää, että myös ohjainpiirin hyötysuhde on hyvä. Ohjaimen pitää muuttaa suurijännitteinen vaihtojännite hyvin säädetyksi tasavirraksi valodiodeille pienemmällä jännitteellä ja samalla toimia vähintään 80 % hyötysuhteella.

Valodiodien käyttö hehkulamppujen korvaajana edellyttää valaisimen toimivan myös triac-himmentimien kanssa. Triac-himmentimet on suunniteltu toimimaan hyvin hehkulampuilla ja halogeenilampuilla, jotka ovat puhtaasti resistiivisiä kuormia. LED-ohjain ei normaalisti kuitenkaan ole lineaarinen tai resistiivinen kuorma. Tulopiirin tasasuuntaaja ottaa normaalisti verkosta suuria virtapiikkejä tulojännitteen positiivisten ja negatiivisten huippujen kohdalla. Siksi ohjainyksikkö pitää suunnitella matkimaan resistiivistä kuormaa niin että LED-valaisin valaisee tasaisesti ilman näkyvää vilkkumista ja toimii myös triac-himmentimen kanssa.

Tehokertoimen korjaus (PFC, power factor correction) on tärkeä ominaisuus. Tehokerroin on 1 jos kuorman virta on suoraan suhteessa tulojännitteeseen ja lisäksi samassa vaiheessa. Koska hehkulamppu on resistiivinen kuorma, ovat tulovirta ja tulojännite samassa vaiheessa ja verrannollisia, tehokerroin on siis 1. Tehokerroin on tärkeä, koska se vaikuttaa tarvittavaan tehonsyöttöön syöttöasemalta.
Kuorma, jonka tehokerroin on pieni, vaatii suuremman virran syötöstä kuin samansuuruinen kuorma paremmalla tehokertoimella. Suurempi virta aiheuttaa suuremman häviön tehonsiirrossa ja aiheuttaa lisäkustannuksia. Voimayhtiö veloittaa yritysasiakkailtaan enemmän käytetystä tehosta, jos tehokerroin on pieni. Kansainvälisiä standardeja led-valaistukselle vasta kehitetään, mutta oletettavasti ainakin 0,9 suuruinen tehokerroin tullaan vaatimaan valaistukselle.

Jos led-valaisimessa on muuntajalla, diodeilla ja kondensaattoreilla muodostettu tasasuuntaus, tehokerroin voi olla jopa 0,5 luokkaa. Tehokertoimen nostamiseksi yli 0,9 tarvitaan passiivinen tai aktiivinen tehokertoimen korjaus. Sovelluksissa joissa voi olla jopa useita satoja valaisimia, korkea tehokerroin (yli 0,95) on hyvin hyödyllinen.
Tarkka virran säätö tulojännitteen, lähtöjännitteen ja lämpötilan vaihdellessa on tärkeää, etteivät valotehon muutokset ole näkyviä. Valodiodien eliniän takia ei suositeltua virtaa saa myöskään ylittää. Eristetyissä sovelluksissa ei lähtövirran säätö aina ole helppoa. Tavallisesti tarvitaan valoeristin takaisinkytkentäsilmukan sulkemiseen, toinen vaihtoehto on erillinen muunnosaste. Nämä molemmat menetelmät lisäävät kuitenkin komponenttimäärää ja kytkennän monimutkaisuutta. Nykyään kuitenkin on monissa ratkaisuissa integroitu ohjainpiiriin mahdollisuus virran säätöön ilman erillisiä komponentteja ja lisättyä monimutkaisuutta.

Suurin este siirtymiselle hehkulampuista valodiodien käyttöön on led-ratkaisujen suuri koko ja hinta. Kuluttajat ovat tottuneet maksamaan reilusti alle euron hehkulampusta ja muutaman euron vastaavasta energiansäästölampusta (mini-loistelamppu). Useiden kymppien maksaminen led-lampusta on liikaa. Hinta voi olla perusteltavissa pienemmällä sähkönkulutuksella ja pidemmällä lampun eliniällä, mutta laskelma voi olla vaikea. Yrityksissä, joissa energiakustannukset valaistuksessa ovat suuret, esimerkiksi varastoissa, autotalleissa, myymälöissä ja vastaavissa, siirtyminen valodiodeihin voi olla nopeampaa koska säästöt ovat helpommin laskettavissa. Samalla kun led-valaisimien hinta laskee, myös kuluttajat ottavat ne helpommin käyttöön.

Linear Technology LT3799 on uusi ratkaisu joka hoitaa monet ongelmat tehtäessä suoraan verkosta syötettäviä eristettyjä led-valaisimia. Se on ohjainpiiri eristettyyn flyback-tyyppiseen kytkentään ja siinä on sisäänrakennettu aktiivinen tehokertoimen korjaus. Piiri on tarkoitettu valodiodien ohjaamiseen laajalla tulojännitealueella, 90 � 265 VAC.

LT3799:llä voi toteuttaa erilaisia ohjaimia 4 watin tehosta alkaen aina satoihin watteihin asti. Kuvassa 1 on esimerkki 20 W led-ohjaimesta, jota voi käyttää triac-himmentimen kanssa. Lähtövirta voi olla 1 ampeeriin asti koko tulojännitealueella, hyötysuhteen ollessa jopa 86 % (katso kuva 2). Tarvittaessa kytkennän voi optimoida 120 V tai 240 V tulojännitteelle.

Koko LT3799:llä toteutettu kytkentä, mukaan lukien EMI-suodatin, vaatii noin 40 ulkoista komponenttia. Kuvan 1 kytkennän koko on 30 mm * 75 mm, korkeus 30 mm. Pieni koko mahdollistaa kytkennän käytön monissa eri sovelluksissa.

Kuva 1

Kuva 2

Takaisin

Etusivu | Palvelut | Edustukset | Yhteystiedot | Vip-lehti | Korvaustaulukot