Световая эффективность светодиодов намного выше, чем у ламп накаливания. К примеру, световая отдача типичного белого светодиода мощностью 1 Вт составляет 50 лм/Вт и выше, в то время как для обычной лампы мощностью 60 Вт всего лишь 15 лм/Вт.
Основной проблемой, с которой приходиться сталкиваться при использовании светодиодов, является их источник питания. В случае светодиодов малой мощности с этим проблем не возникает, поскольку светодиод питается через резистор, ограничивающий ток до безопасного значения.
Для светодиодов большой мощности использование резистора, ограничивающего ток, неэффективно, поскольку он должен иметь рассеиваемую мощность в несколько ватт и обладать значительными размерами. Так же такой резистор будет сильно нагреваться во время работы, снижая при этом энергоэффективность источника света.
Лучшее решение данной проблемы — использовать источник тока. Сила испускаемого света пропорциональна току, и поэтому производители светодиодов связывают их характеристики (интенсивности, формы луча и цвет) с силой тока, а не с прямым напряжением.
Поскольку для питания светодиодов необходим источник тока с высокой эффективностью и низкой потребляемой мощностью, то лучшим источником в этом случае является импульсный стабилизатор.
Примером такого импульсного стабилизатора является интегральная микросхема-драйвер PT4115. Это своего рода понижающий конвертер. Преимуществом использования PT4115 является высокая эффективность (КПД), достигающая 97%, небольшое количество внешних компонентов, простая регулировка выходного тока, режим диммера. Микросхема PT4115 имеет защиту от перегрева, короткого замыкания.
- Напряжение питания от 6 до 30В
- Выходной ток до 1,2А
- Высокий КПД (до 97%)
- Вход для диммирования (регулировки яркости при помощи ШИМ)
- Защита от обрыва нагрузки
- Малое количество внешних компонентов
Принципиальная схема драйвера светодиода на PT4115 показана на рисунке ниже. Его входное напряжение составляет 8…30 В. Помните, что напряжение питания модуля должно быть как минимум на 3,5 В выше, чем падение напряжения на светодиодах, включенных последовательно. Максимальное значение тока, стабилизированного PT4115, составляет около 1,2 А.
В таблице 1 приведены значения индуктивности дросселя в зависимости от необходимого тока светодиода. Ток насыщения дросселя должен быть выше номинального тока нагрузки.
Ток выставляется с помощью резисторов R1…R4 с сопротивлением 0,3 Ом или 0,1 Ом. Резисторы R1…R3 подключены параллельно. Резистор R4 подключен к ним последовательно. Для расчета сопротивления вы можете использовать формулу, приведенную в datasheet или использовать примеры из таблицы 2.
Яркость светодиода регулируется с помощью вывода DIM. На этот вход может подаваться постоянное напряжение в диапазоне 0,5…2,5 В, но общепринятым способом регулирования интенсивности света является ШИМ. Линейное затемнение применяется в тех устройствах, в которых изменение цвета вследствие изменения силы тока считается приемлемым.
При питании светодиодов мощностью 3 Вт и выше стоит использовать радиатор, который позволит отвести избыточное тепло от PT4115.
