Ang pag-iilaw ng solidong estado at ang mataas na liwanag na LED ay nagbabago sa paraan na nakikita natin ang mundo, medyo literal. Ang mga benepisyo sa kapaligiran ng LED lighting ay dalawang beses. Una, ang teknolohiya mismo ay isang mataas na enerhiya na mahusay na paraan ng pagbuo ng mga photon, na ginagawang kaakit-akit sa mga tuntunin ng mga gastos sa operasyon kapag sinusukat laban sa tungsten filament, maliwanag na maliwanag o kahit compact fluorescent lamp. Ang nag-iisa ay gumagawa ng kapaki-pakinabang na pagpapalit ng tradisyunal na ilaw na may mga alternatibong solid-estado.

Pangalawa, ang paglipat sa isang teknolohiya na nagpapatakbo mula sa isang mababang boltahe supply ng DC, kumpara sa isang mataas na boltahe AC linya, lumilikha ng mga karagdagang posibilidad, hindi lamang sa mga tuntunin ng karagdagang kahusayan, ngunit din sa paraan ng ilaw ay ginagamit.

Ito ay lumampas sa simpleng 'kumot' na pag-iilaw. Ipinapakilala nito ang mga konsepto ng zoning, eksena o pag-iilaw ng mood, at nakakonekta na ilaw na maaaring mas tumutugon sa kapaligiran at sa mga pangangailangan ng mga naninirahan.

Pangkabuhayan na pag-andar

Ang pagiging epektibo ng LED lighting ay mahusay na sinusunod, at mayroong kahit isang 'batas' na hinuhulaan ang patuloy na kalakaran: Haltz's Law. Sinasabi nito na ang gastos sa bawat lumen na binuo ng LED lighting ay binabawasan ng isang kadahilanan ng 10 bawat 10 taon.

Na ito ay maayos na hinuhulaan na ang LEDs ay makakabuo ng 200 lm / W sa 2020 - at ang industriya ay mahusay sa track upang makamit iyon.

Gayunpaman, ito ay kapansin-pansin na kahit na ang mataas na liwanag LEDs pa rin gamitin lamang tungkol sa kalahati ng enerhiya na ibinigay sa diode kantong bilang photons, at ang iba pa ay gumagawa ng init bilang isang by-produkto na dapat pagkatapos ay mawala. Ito ay mahalaga dahil ang temperatura ng kantong ay hindi dapat lumampas sa tungkol sa 150 º, at ang pagpapanatili nito ay isang mahalagang bahagi ng pagdidisenyo ng mga fixtures na batay sa LED technology.

Pumunta direkta

Hindi tulad ng isang simpleng AC-powered light fixture, na kapag hinimok ng isang alternating kasalukuyang lumiliko ganap na sa at ganap na off ang bawat kalahating-ikot, isang LED na ilaw ay pinakamahusay na gumagana kapag ito ay fed na may isang pare-pareho ang kasalukuyang. Sa pamamagitan ng pag-aayos ng parameter na ito posible na baguhin ang liwanag at kulay ng liwanag, ngunit nangangailangan ito ng wastong kontrol, at sa pangkalahatan ay higit na hinihingi kaysa sa pagmamaneho ng mga karaniwang paraan ng pag-iilaw.

Ngayon karamihan ng mga ilaw fixtures ay tumatakbo pa rin mula sa isang supply ng AC kumpara sa mababang boltahe, mababang kasalukuyang DC source na kinakailangan ng isang LED. Nangangahulugan ito na upang palitan ang isang maginoo bombilya na may isang humantong ang ilang mga paraan ng conversion ay kinakailangan.

Sa karamihan ng mga LED bombilya para sa paggamit sa isang maginoo kabit, ang conversion ay tumatagal ng lugar sa bombilya. Gumawa ito ng isang demand para sa maliliit, mababang gastos na mga produkto na isama ang lahat ng mga function na kinakailangan upang maihatid ang isang pare-pareho ang supply ng DC sa isang LED o string ng LEDs, habang pa rin konektado sa isang AC supply.

Dahil ang mga LEDs ay nagsasagawa lamang kapag pasulong sa harap, ang boltahe ng suplay ay kailangang manatiling positibo, at habang maaaring mahirap pagsamahin ang isang full-wave bridge rectifier sa isang LED driver, posible na isama ang isang shunt regulator.

Ito ang kaso ng FL77944 LED direct AC driver mula sa On Semiconductor, na isang high-power LED driver na may kakayahang ipatupad ang dimming sa maraming paraan, kabilang ang analogue o digital (PWM) at phase cutting.

Ang isang pinasimple block diagram ay ipinapakita sa Figure 1. Ito ay may apat na pin na nakatuon sa mga string ng LEDs, bawat isa ay may sarili nitong pinagsamang pare-pareho ang kasalukuyang lababo hanggang sa 150mA. Tatlo sa mga string ng LED ay maaaring tumanggap ng isang boltahe hanggang sa 500V, habang ang ikaapat ay maaaring tumanggap ng boltahe hanggang sa 200V.

Figure 2 nagpapakita ng isang karaniwang application na tumatakbo mula sa 120Vac, bagaman ang aparato ay may malawak na hanay ng boltahe input ng pagitan ng 90Vac at 305Vac, ginagawa itong angkop para sa anumang rehiyon.

Ang On Semi driver ay maaaring gumana nang kasing dami ng dalawang mga panlabas na sangkap, hindi kasama ang bridge rectifier. Malinaw na pinipigilan ng aparato ang pangangailangang pangalagaan ang rectified supply.

Figure 3 ay nagpapakita na ang bilang ng rectified linya boltahe rises, ito umabot sa pasulong na antas ng boltahe ng isang string ng LEDs nakalakip sa bawat isa sa mga kasalukuyang pins lababo. Samakatuwid ay inilabas sa pamamagitan ng bawat LED string sa pagkakasunod-sunod, hanggang sa kasalukuyang ay umaagos sa pamamagitan ng lahat ng mga LED string. Ang kasalukuyang inilabas ng bawat string ay balanse; alinman sa pagtaas o pagbaba depende sa kung aling mga string ay pasulong na kampi sa anumang naibigay na oras. Sinisiguro nito ang makinis na operasyon at binabawasan ang dalas na harmonika, na humahantong sa isang pinahusay na kadahilanan ng kapangyarihan at mas mababang pangkalahatang EMI.

Sa Semiconductor sinasabing ang FL77944 ay maaaring makamit ang isang karaniwang kadahilanan ng kapangyarihan ng 0.98 at isang kabuuang maharmonya pagbaluktot ng mas mababa sa 20%. Ang isang dimming input ay sumusuporta sa analogue o PWM dimming, kung saan ang RMS kasalukuyang dumadaloy sa pamamagitan ng LEDs ay mag-iiba linearly sa antas ng boltahe sa dimming input.

Ang aparato ay magkatugma din sa humahantong at trailing gilid triac dimming, kung saan ang AC waveform ay hiwa sa panahon ng phase alinman sa nangungunang / pagsikat gilid o ang trailing / bumabagsak na gilid ng kalahating-cycle. Dahil ito ay isang likas na AC form ng pagsasaayos ng kapangyarihan sa isang pag-load, hindi lahat ng mga driver ng LED ay maaaring gumana mula sa isang triac-dimmed AC supply at, kabaligtaran, hindi lahat triac dimmers ay gumana sa isang LED driver, dahil hindi ito naroroon ang parehong profile ng load bilang isang maginoo liwanag kabit.

Konektado sa pag-iilaw

Habang ang humahantong at trailing gilid dimming ay mahalagang isang legacy teknolohiya at hindi kinakailangan simpleng i-automate, PWM dimming ay inherently digital at ay theoretically mas madali upang makontrol sa pamamagitan ng pulos elektronikong paraan. Sinusuportahan nito ang paglipat patungo sa mga nakakonektang at intelligent na mga sistema ng pag-iilaw na maaaring masubaybayan at kontrolin mula sa malayo, upang maging bahagi ng IoT.

Ang wireless na komunikasyon ay isang pangunahing bahagi ng matalinong pag-iilaw at hindi lamang isang tampok na customer-centric, bagaman maliwanag na isang malaking benepisyo sa mga maginoo na sistema ng pag-iilaw.

Ang isang nakakonektang sistema ay nagiging matalino dahil pinapayagan nito ang isang disenyo na angkop para sa isang malawak na hanay ng mga sitwasyon sa pag-install nang hindi nangangailangan na magbigay ng isang engineer sa site. Ang pag-alis o pagbawas ng pasanin sa pagpapanatili ay isang pangunahing pakinabang ng IoT sa pangkalahatan, at nalalapat ito sa matalinong pag-iilaw sa partikular dahil sa posibleng mga pagkakaiba sa bawat pag-install ay maaaring makaranas. Ang pagiging ma-disenyo para sa mga pagkakaiba-iba o magsilbi sa kanila gamit ang over-the-air update ay isang pangunahing bahagi ng isang LED-sentrik na ilaw na kapaligiran.

Ang isang halimbawa ng kung paano ito nakamit sa pagsasanay ay ibinigay ng ZigBee konektado kit na ilaw mula sa Silicon Labs, na kung saan ay batay sa kanyang EFR32MG Makapangyarihang Gecko mesh networking wireless SoC para sa ZigBee at Thread.

Ang kit ay isinaayos upang gumana 'sa labas ng kahon' at handang sumali sa isang network ng ZigBee. Nangangailangan ito ng gateway ng ZigBee Home Automation 1.2, tulad ng USB virtual gateway mula sa Silicon Labs. Ang firmware ay batay sa Ember ZNet Pro stack, na magagamit sa mga rehistradong developer sa website ng Silicon Labs.

Sa sandaling ang kit ay sumali sa isang network, ang gateway ay magbibigay ng wireless access sa mga tampok ng kit. Kabilang dito ang pagtatakda ng intensity, kulay at temperatura ng kulay ng LEDs. Bilang ito ay isang pagsusuri kit, ito rin ay nagbibigay-daan sa iba pang mga tampok na ginalugad, at kabilang ang isang PWM test point na maaaring magamit upang kontrolin ang isang panlabas na LED driver.

Ang firmware ay nagsasama ng isang configuration cluster server plug-in, na nagbibigay-daan sa ilang mga pagbabago na gagawin sa panahon ng proseso ng pagmamanupaktura nang hindi na kailangang mag-recompile ng code. Kabilang dito ang paggawa ng mga pagsasaayos sa dalas ng PWM, na maaaring kailanganin para sa ilang mga LED driver, o baguhin ang pagpapadala ng kapangyarihan ng aparato alinsunod sa mga rehiyonal na paghihigpit.

Ang kakayahang baguhin ang mga tampok na ito nang walang pagpwersa ng mga pagbabago sa firmware ay nagbibigay-daan sa parehong binary na imahe na gagamitin sa maraming variant ng produkto.

Ang mga utos na ginamit upang maisagawa ang mga pagsasaayos sa pamamagitan ng anumang gateway ng Home Automation 1.2, ngunit may isang command na nakalaan para sa pagpigil sa anumang mga kasunod na pag-update na tinanggap, kung kinakailangan. Ang mga utos na ginamit upang i-configure ang output ng PWM ay nilayon para sa paggamit kasabay ng isang tiyak na LED driver sa mga kinakailangan ng mga tagagawa.

Ang Mighty Gecko, ZigBee at Thread pamilya ng SoCs ay partikular na binuo para sa ganitong uri ng application. Tulad ng makikita sa Ang Figure 4, ang pangunahing mga bloke ng pagganap ay ang Cortex-M4 at ang radio transceiver, ngunit nagtatampok din ito ng maraming peripheral at suporta para sa hanggang sa 31 pin na nakatuon sa mga analogue channel, na maaaring i-routed sa on-chip analogue comparator, ADC at isang kasalukuyang output DAC.

Tulad ng transceiver ay dinisenyo upang gumana sa 2.4GHz, ang aparato ay maaaring suportahan ang isang hanay ng mga protocol kabilang ang Bluetooth Smart, Zigbee at Thread, pati na rin ang pagmamay-ari na mga protocol.

Nagtatampok din ang EFR32MG ng Silicon Labs peripheral reflex system (PRS), na nagbibigay-daan sa iba't ibang mga peripheral upang magpatakbo ng autonomously sa pamamagitan ng pagpapadala at pagtanggap ng impormasyon sa pagitan ng mga ito batay sa mga nag-trigger, nang hindi nagdadala sa pangunahing CPU sa mode ng pagtulog.

Ito ay maaaring makabuluhang babaan ang mga kinakailangan ng power system sa mga application na pinapatakbo ng baterya. Kapag sinamahan ng mababang kapangyarihan ng pag-iilaw ng LED, lumilikha ito ng mga posibilidad para sa nakakonektang pag-iilaw ng baterya na maaaring matatagpuan sa mga lugar kung saan ang isang AC supply ay hindi magagamit, tulad ng mga lokasyon ng kanayunan. Maaari rin itong magamit upang limitahan ang mga wireless na komunikasyon sa mga lugar kung saan ang pare-pareho ng trapiko ng RF ay maaaring magpakita ng hindi kanais-nais na 'ingay'.

Nakakatugon sa lahat ng mga kinakailangan

Ang EFR32MG ay idinisenyo upang maging puso ng isang matalinong solusyon sa pag-iilaw, na nagpapahintulot sa mga ilaw ng LED na matugunan at kinokontrol ng malayuan sa pamamagitan ng isang gateway.

Ito ay nangangahulugan na ang mga ilaw ay maaaring kontrolado nang wireless sa pamamagitan ng may-ari ng bahay o tagapamahala ng negosyo habang nasa lugar at kontrol ay maaari ding ipagkaloob sa isa pang service provider, na lumikha ng isang control center na matatagpuan saan man sa mundo upang pamahalaan ang isang bilang ng mga gusali sa iba't ibang mga time zone o mga kontinente. Ang mga implikasyon ay na ang anumang laki ng ilaw ay maaaring konektado at kinokontrol ng centrally. Lumilikha ito ng demand para sa isang malawak na hanay ng mga LED driver, hindi lahat ng mga ito ay kailangang ma-drive ng mataas na kapangyarihan LEDs.

Ang isang kaugnay na halimbawa ay ang AL5802 mula sa Diodes. Ang device na ito ay partikular na binuo para sa pagmamaneho ng mababang kasalukuyang LEDs sa isang kasalukuyang sa pagitan ng 20mA at 100mA sa mga fewest panlabas na mga bahagi hangga't maaari. Ang Figure 5 ay nagpapakita ng isang tipikal na halimbawa ng application. Ang transistor, Q1, ay ginagamit upang maunawaan ang kasalukuyang umaagos sa pamamagitan ng LED load sa pamamagitan ng sensing ang boltahe sa panlabas na panlabas na risistor. Ang base-emitter boltahe ng Q1 ay ginagamit pagkatapos upang makontrol ang base kasalukuyang ng Q2. Operating sa linear mode, ang Q2 ay nag-uugnay sa kasalukuyang umaagos sa pamamagitan ng LED (s).

Maramihang mga aparato ay maaaring gamitin kahanay upang makamit ang mas mataas na LED kasalukuyang kung kinakailangan (Figure 6), at sinusuportahan din ng AL5802 ang dimming na batay sa PWM (Figure 7).

Solusyon sa antas ng system

Ang pag-iilaw ng LED ay inaasahang magpapatuloy sa pagpapaliban ng maginoo na pag-iilaw ng hindi bababa sa hanggang 2022, kung saan ang oras na ang salitang 'maginoo' ay maaaring magamit upang sumangguni sa LED lighting kaysa sa mga teknolohiyang ngayon.

Maraming mga tagagawa ng semiconductor ang tumutugon sa demand na ito sa pamamagitan ng pagbuo ng isang hanay ng mga produkto na sa pangkalahatan ay nahulog sa ilalim ng kategorya ng mga driver. Tulad ng mga supply ng AC ay dahan-dahan na sumali at potensyal na pinalitan ng mga saksakan at mga kable na mga network na nagbibigay ng mababang boltahe DC, ang paghalo ng produkto ay maaring magbago, ngunit ang demand ay malamang na mawawala.

Ang solidong estado ng kalikasan ay nag-aalok ng higit na potensyal kaysa sa tradisyonal na ilaw, kahit na ang pagkakataon na isama ang katalinuhan sa tabi ng mga emitter sa isang solong substrate o multichip module. Habang ang paradaym ay maaaring pa rin ng ilang oras off, ang patuloy na pamumuhunan sa mga batayan ng teknolohiya ay magpapanatili ng presyo ng pagguho ng lupa at patuloy na drive ng espiritu. Ang mga trend na ito ay tumuturo sa isang napaka maliwanag na hinaharap para sa LED lighting.

Tulad ng Larawan 8 nagpapakita, ang pagdadala ng lahat ng mga teknolohiyang ito magkakasama ay maaaring makamit gamit ang ilang mga bahagi at lumilikha ng potensyal na madali ang pag-retrofitting ng mga LEDs sa mga umiiral na fixtures upang mabilis na bumuo ng isang konektadong sistema ng pag-iilaw na maaaring kinokontrol ng lokal o malayo.

Ang konektado sa pag-iilaw sa mga pampublikong lugar ay nagpapakilala rin ng mas malawak na potensyal at may mga halimbawa ng matalinong mga lungsod na gumagamit ng konektado LED street lights upang kumilos bilang Bluetooth beacons upang i-broadcast ang mga nag-aalok ng consumer sa sinuman sa paligid na tumatakbo ang naaangkop na application sa isang smart phone. Bagaman hindi maaaring apila sa lahat, ang parehong prinsipyo ay maaaring gamitin upang magbigay ng kabuuang wireless coverage sa isang pabrika upang i-broadcast ang mga mahalagang mensahe ng serbisyo, halimbawa. Kapag ang koneksyon ay nagtatatag ng paunang halaga nito sa anumang application, ito ay medyo simple upang bumuo sa ito.

Sa mga tuntunin sa internet ang mga ito ay tinatawag na 'sa ibabaw ng mga serbisyo', at ito ay ganap na makatwirang upang asahan ang mga ito na binuo na may matalinong pag-iilaw.

Tungkol sa May-akda

Rich Miron ay isang application engineer sa mga bahagi distributor Digi-Key