مقایسه راه حل های چهار نوع چراغ خیابانی LED

مقایسه راه حل های چهار نوع چراغ خیابانی LED

چراغ خیابان LED یک کاربرد بسیار مهم در نورپردازی LED است. با فرض صرفه جویی در انرژی و برق، روند لامپ های خیابانی LED جایگزین لامپ های خیابانی سنتی روز به روز آشکارتر می شود. طرح های زیادی از منبع تغذیه چراغ خیابانی LED در بازار وجود دارد. طراحی اولیه توجه بیشتری به دنبال هزینه کم داشت. در آینده نزدیک، به تدریج اجماع ایجاد شده است و راندمان بالا و قابلیت اطمینان بالا از همه مهمتر است.

این مقاله عمدتاً برای استفاده از چندین چراغ LED مختلف است، معماری مناسبی را پیشنهاد می‌کند و مزایا و معایب آن را تحلیل می‌کند تا خوانندگان بتوانند با توجه به موقعیت خاص و نوع چراغ‌های خیابانی طراحی‌شده، مناسب‌ترین راه‌حل را بیابند.

گزینه 1: ورودی مستقیم AC، کنترل جریان ثابت به ترتیب برای 6 رشته LED

در بین چندین طرح معرفی شده در این مقاله، این یکی باید با راندمان بالا و هزینه مدار کمتر در حال حاضر باشد (شکل 1). مستقیماً از اپتوکوپلر برای انجام کنترل گذشته نگر در مدار جانبی اولیه برای تنظیم ولتاژ خروجی استفاده کنید. در مقایسه با سایر طرح های سنتی، این طرح تلفات سوئیچینگ کمتری دارد. ولتاژ CS روی 0.25V ثابت است و 6 رشته LED به ترتیب با جریان ثابت کنترل می شوند. آی سی موقعیت FB را تشخیص می دهد و رشته LED ها را با ولتاژ کمتر در 0.5 ولت ثابت می کند. در این زمان، از آنجایی که مجموع مقادیر Vf هر رشته از LED ها متفاوت است، افت ولتاژ ایجاد شده روی لوله MOS می افتد و در نتیجه مقداری تلفات ایجاد می شود. اگر یک LED است که به طور کلی برای Vf و BIN غربال می شود، تلفات باید در 2 درصد کنترل شود، که کمتر از تلفات کلی سوئیچینگ است.

مزایای این طرح راندمان بالا و هزینه کم است، اما نقطه ضعف آن این است که ورودی AC به هزینه های تحقیق و توسعه بیشتری نیاز دارد. این راه حل برای چراغ های خیابانی که می توانند مستقیماً با AC وارد شوند مناسب است.

گزینه 2: ورودی DC یا باتری، کنترل جریان ثابت به ترتیب برای 6 رشته LED

این یک ساختار تقویت کننده چند رشته ای را اتخاذ می کند و روش رانندگی LED مشابه روش قبلی است، با این تفاوت که ورودی AC به DC یا ورودی باتری تغییر می کند (شکل 2). در طراحی سنسور جانبی ولتاژ پایین، تا زمانی که لوله‌های MOS مناسب انتخاب شوند، می‌توان تعداد قابل‌توجهی LED را به صورت سری وصل کرد. در مقایسه با طرح ورودی AC، طراحی آن ساده تر است. با این حال، به دلیل اضافه شدن سوئیچ تقویت کننده، راندمان نسبتاً پایین است.

از مزایای این طرح می توان به طراحی ساده و هزینه کم مدار اشاره کرد، اما عیب آن راندمان پایین است. برای سلول های خورشیدی یا چراغ های خیابانی با ورودی از طریق آداپتور مناسب است.

گزینه 3: ساختار گام به گام سری تک

برخی از تولیدکنندگان هنوز ترجیح می دهند از طرح تک رشته ای استفاده کنند که مزیت تعمیر و نگهداری آسان و طراحی مدولار را دارد. چراغ‌های خیابانی با قدرت‌های مختلف می‌توانند از یک نوار نور استفاده کنند، تا زمانی که پنل تعویض شود و تعداد متفاوتی از میله‌های نور درج شود، می‌توان چراغ‌های خیابانی مختلف با قدرت‌های مختلف را با هم ترکیب کرد. اما نقطه ضعف آن این است که هر رشته نیاز به یک ماژول قدرت مستقل دارد که گران است و ساختار پایین‌رفته تعداد LED‌ها را به ولتاژ تحمل IC محدود می‌کند. در مثال نشان داده شده در شکل 3، حداکثر 14 LED به صورت سری وجود دارد. اگر می خواهید یک نوار نوری 20 واتی طراحی کنید، باید از LED های 700 میلی آمپر استفاده کنید. برای دستیابی به راندمان بالا باید ولتاژ ورودی یعنی ولتاژ خروجی آداپتور را برای تعداد LED ها تنظیم کرد. به عنوان مثال 10 ال ای دی را در نظر بگیرید، اگر می خواهید بازده بالایی داشته باشید، باید ولتاژ ورودی را روی 42 ولت تنظیم کنید.

مزایای این طرح این است که ساختار گام به گام دارای راندمان بالا، طراحی تک رشته ای و پیکربندی انعطاف پذیرتر است. برای ورودی چراغ های خیابان از طریق آداپتور مناسب است.

طرح 4: RT8480 با ساختار تقویت کننده تک رشته ای

برای همان طراحی تک رشته ای، ساختار تقویت کننده (شکل 4) کارایی کمتری نسبت به ساختار باک خواهد داشت، اما تعداد LED های سری دیگر توسط ولتاژ مقاومت آی سی محدود نمی شود، بلکه توسط MOS تعیین می شود، بنابراین بیشتر LED ها را می توان به صورت سری LED متصل کرد. از آنجایی که ولتاژ خروجی اکثر سلول های خورشیدی زیاد نیست، چراغ های خیابانی خورشیدی برای استفاده از ساختار تقویت کننده مناسب تر هستند. طراحی جریان ثابت حالت جریان می تواند جریان خروجی را کمتر تحت تأثیر تغییر ولتاژ ورودی قرار دهد، به طوری که لامپ خیابان می تواند روشنایی یکسانی را در هنگام شارژ کامل باتری یا زمانی که در شرف تمام شدن باتری است حفظ کند.

مزیت این طرح این است که تعداد LED ها به صورت سری توسط ولتاژ مقاومت آی سی محدود نمی شود، اما نقطه ضعف آن این است که هزینه مدار بالاتر است و راندمان کمی کمتر از ساختار کاهنده است. برای چراغ های خیابانی خورشیدی مناسب است.