Apakah LED dalam lampu jalan modern biasanya berdenyut? Jika demikian, kira-kira berapa frekuensinya?

Saya bisa memikirkan beberapa alasan mengapa lampu jalan LED modern kemungkinan akan berdenyut;

• Konversi tegangan yang efisien mulai dari tegangan saluran kemungkinan akan mencakup langkah AC atau switching yang lebih tinggi dari 60 Hz.
• Operasi efisiensi tertinggi LED sering terjadi pada arus yang lebih besar daripada yang dapat dipertahankan terus menerus karena masalah pemanasan.
• Konversi kembali ke DC stabil ( sunting: pada frekuensi garis 50 / 60Hz) akan memerlukan komponen tambahan yang dapat gagal, dan tidak memiliki manfaat yang akan mengimbangi operasi efisiensi yang berkurang.

Ada bagian singkat di Wikipedia tentang operasi LED berdenyut tetapi itu hanya memperkenalkan konsep tanpa membahas seberapa luas operasi berdenyut di lapangan.

Selama frekuensinya cukup tinggi sehingga tidak ada kemungkinan persepsi berkedip, bagi saya tampaknya lampu jalan LED akan menyala - atau setidaknya LED biru digunakan untuk merangsang fosfor. Fosfor bisa memiliki waktu paruh yang cukup lama untuk membuat sebagian besar spektrum cahaya yang dihasilkan tetap stabil bahkan jika LED berdenyut.

Karena beberapa LED cahaya putih lebih bergantung pada cahaya biru primer LED daripada yang lain, saya akan menanyakan pertanyaan saya terutama tentang LED itu sendiri, daripada cahaya yang dipancarkan.

Apakah LED dalam lampu jalan modern biasanya berdenyut? Jika demikian, kira-kira berapa frekuensinya? 100 Hz, 1 kHz, 10 kHz? Walaupun mungkin ada variasi substansial di beberapa wilayah, saya perkirakan di wilayah di mana kota menerapkan konversi luas dari gas (merkuri, natrium) ke LED, harus ada beberapa kesamaan atau tren umum / konvergensi dalam desain.

Anda membuat asumsi yang salah bahwa kemanjuran naik dengan tingkat daya yang lebih tinggi. Yang sebaliknya adalah benar, pada tingkat daya yang berarti kemanjurannya berkurang setiap kali Anda meningkatkan arus.

PWM digunakan karena sangat mudah diimplementasikan. Jika Anda mengatur arus Anda ke maksimum yang ingin Anda gunakan, Anda dapat memiliki kontrol kecerahan linier dengan hanya menyesuaikan siklus tugas. Menyesuaikan arus memiliki respons nonlinier yang membutuhkan tabel kalibrasi jika akurasi absolut penting (seringkali tidak).

Seperti yang dapat Anda lihat dari Lumen yang dipimpin 1W putih vs kurva saat ini, menggandakan arus tidak menggandakan output cahaya. Apakah ini penting tergantung pada aplikasi Anda. Jika Anda berurusan dengan lampu latar iklan> 1kW, tagihan listrik dengan mudah melebihi biaya di muka modul tampilan. Ada juga pertimbangan termal, dengan kemanjuran yang lebih baik Anda memiliki lebih sedikit limbah panas pada sistem Anda.

Yang memperburuk keadaan adalah bahwa kemanjuran semakin turun dengan suhu persimpangan yang lebih tinggi. Grafik ini menunjukkan suhu sekitar tetapi pada dasarnya suhu persimpangan berfungsi dengan cara yang sama. Mereka hanya sulit tentang hal itu. Sekarang PWM akan rata-rata output panas tapi tetap saja, kemanjuran yang lebih buruk membutuhkan arus rata-rata yang lebih tinggi yang berarti suhu persimpangan lebih tinggi ..

Salah satu kelemahan PWM adalah bebannya buruk dari sudut pandang SMPS, Anda secara efektif memaksakan transien radikal konstan ke yang buruk. Paling tidak Anda membutuhkan kapasitor output besar untuk buffer dips dan puncak tegangan di tepi.

Masalah dengan mengemudi arus konstan adalah bahwa itu lebih rumit, terutama jika Anda ingin arus keluaran disesuaikan. Ada komplikasi lebih lanjut dengan aplikasi peredupan lokal karena Vf bervariasi dengan tingkat daya keluaran sehingga regulator Anda saat ini harus menghilangkan perbedaannya.

Edit sedikit tambahan tentang suhu persimpangan.

LED yang digunakan untuk penerangan jalan biasanya menggunakan konverter DC / DC, dengan kontrol arus yang ketat pada outputnya. Jadi, memberikan arus yang stabil tidak mengurangi efisiensi juga tidak menambah komponen yang tidak perlu yang bisa gagal, juga tidak mengurangi masa pakai LED.

Ini adalah cara paling sederhana dan paling efisien untuk menggerakkan array LED berdaya tinggi. Arus mantap, disediakan dari sumber "berdenyut".

Untuk meringkas: Mereka tidak akan melakukannya karena tidak efisien, tidak akan menyimpan lampu dalam spec yang aman, dan tidak layak sebagai cara untuk mengendalikan sekelompok besar lampu (karena jarak dan kurangnya fleksibilitas).

Dalam penerangan jalan, nama gim ini adalah efisiensi .

LED pada dasarnya adalah pelanggan yang sulit, karena pada rentang efisiensi tinggi, mereka terlalu non-linear ** dan sebagian besar digerakkan oleh catu daya arus konstan .

Kata operasional: "konstan".

Karena mereka sudah harus mengendarainya dengan pasokan arus konstan, jika mereka juga ingin melakukan PWM, itu akan menambah kompleksitas yang tidak perlu. Dan ada cara yang jauh lebih baik untuk meredupkan LED menggunakan pasokan arus konstan yang sudah ada. Di sini, lihat lembar data ini di Halaman 11. Tegangan maju vs arus maju. Perhatikan grafik ini sangat terdistorsi, untuk dinormalisasi, lihat catatan akhir saya.

Jika Anda mengendarai LED pada 3000mA dan ingin meredupkannya, potong arus menjadi 1000mA, dan voila . Tentu saja itu tidak turun 2/3, lihat "fluks vs saat ini", halaman yang sama.

Pada 1/3 arus, fluks bercahaya turun dari 235% menjadi 95% dari spesifikasi. Ini jauh lebih efisien pada arus yang lebih rendah. Tegangan turun juga, yang menggigit sedikit perbedaan efisiensi, tetapi tidak banyak.

Apakah seseorang akan dengan sengaja menggunakan lebih banyak penghasil emisi untuk meningkatkan efisiensi? Benar. Banyak pelanggan komersial dan industri mencari total biaya siklus hidup, dan emitor adalah bagian kecil dari itu. Jika $ 100 lebih banyak emitor menghemat $ 300 listrik selama umur fixture, itu mungkin langkah yang cerdas. Saya memiliki seorang pria yang menetapkan tiga LED di redline max 1400ma. Itu memberi cahaya yang dibutuhkan. Namun panas adalah masalah utama. Saya respecced menggunakan datasheet "normal" saat ini dari 350mA dan tujuh emitor. Punya cahaya yang sama di setengah panas.

Sekarang saya telah menunjukkan daya rendah secara positif lebih efisien untuk LED, Anda dapat melihat di mana PWMing tidak efisien. Menjalankan 3000mA di 33% PWM lebih buruk daripada menjalankan 1000mA terus menerus.

Mengapa ada orang PWM?

Dalam dunia yang sempurna, semua peredupan akan melalui sesuatu seperti sinyal 0-10 volt yang banyak digunakan secara komersial, dan setiap modul LED akan menggunakan metode "sesuaikan output pasokan arus konstan untuk peredupan sempurna". Namun .. itu tidak bekerja di mana-mana. Faktanya adalah ... PWM adalah cara yang efisien untuk menyebarkan sinyal peredupan .

Pertimbangkan "LED strip" yang rendah. Sebuah jalur sempit PCB, setiap 50mm (2 ") memiliki garis CUT, tiga LED dan resistor. Atau untuk strip RGB, tiga LED RGB dan tiga resistor. Dan dengan RGB, tentu saja, mereka ingin meredupkan setiap saluran individual. Bagaimana kita mendapatkan tiga sinyal peredupan ke ratusan segmen kecil? Biaya membuat tidak mungkin untuk menempatkan adjustable-output konstan-saat pasokan listrik pada setiap segmen 50mm. Satu-satunya metode peredupan bisa diterapkan adalah PWM.

Semakin membaik. PWM adalah kekuatan dan sinyalnya. Jika pengontrol PWM hanya dapat menggerakkan 3 amp, dan Anda ingin menjalankan tujuh strip 6A, Anda dapat menggunakan penguat : ia menerima output pengontrol sebagai sinyal dan menggunakannya untuk mengatur output arusnya yang tinggi, mengetuk PWM di penguncian. langkah. Fleksibilitas sulit dikalahkan.

Dan ini bekerja untuk berbagai macam pencahayaan LED (yang tujuannya terutama, bukan efisiensi.) Tidak ada yang benar-benar peduli tentang lumen per watt di sini:

src

Kenapa tidak lampu jalan?

Tidak sepenuhnya tidak masuk akal untuk meredupkan lampu jalan LED. Mereka bisa mereda di senja hari, membakar lebih dari persyaratan hukum hingga jam 11 malam, lalu kembali pada jam-jam yang menghantui ketika hampir tidak ada orang yang keluar. Tetapi mereka tidak akan menggunakan PWM. Sinyal tidak akan menyebar dengan baik pada ukuran kota.

Lampu jalan LED membutuhkan voltase tinggi (240-277V atau bahkan 480V yang mereka gunakan untuk mematikan saluran listrik terdekat tanpa menggunakan meteran, itu artinya PWMing kabel listriknya mati) ***. Secara internal, lampu jalan memiliki jumlah pemancar besar yang masuk akal - ideal untuk koneksi seri ke pasokan arus konstan tegangan tinggi. Ini akan lebih baik redup oleh penyesuaian saat ini. Mereka akan menggunakan radio - atau jika mereka menggunakan kabel sinyal yang mahal, mereka akan menggunakannya untuk lebih banyak barang daripada meredup. Mereka mungkin bekerja dengan perusahaan listrik untuk menyandikan-line-encode sinyal data yang mirip dengan bagaimana perusahaan listrik dapat mematikan smart meter secara jarak jauh. Menambahkan $ 20 per unit untuk transceiver bukan merupakan "deal breaker" pada lampu jalan $ 1000.

** Pijar linier sekali menyala, jadi mengirim 120V kepada mereka akan menghasilkan 60W andal. Pencahayaan pelepasan (fluoresen, neon, natrium tekanan rendah / tinggi, uap merkuri dan logam halida) benar-benar non-linier: sekali dipukul, lampu tersebut mati pendek dan harus dibatasi oleh pemberat / pengemudi. Dalam kasus LED, kurva tegangan-arusnya cukup curam, Anda ingat grafik Voltage vs Current dari lembar data ini halaman 11. Lihat lagi: Skala terdistorsi, dan volt tidak dimulai dari nol. Jika diperbaiki , grafik akan terlihat seperti ini:

Itu yang Anda sebut non-linear . Ingat, baris ini bergerak sedikit tergantung pada suhu, usia, Binning, dll dan ketika garis adalah yang curam, sedikit banyak. Kirim 3.05V dan siapa yang tahu apa yang akan terjadi! Pabrikan hanya menjamin apa yang akan terjadi jika Anda mengirim 2500ma. Setiap bagan lain dalam lembar data didasarkan pada saat ini , karena alasan itu.

*** Perusahaan listrik dan kota menyetujui berapa banyak daya yang dihasilkan oleh lampu jalan biasa , dan perusahaan listrik hanya mengalikan jumlah lampu, dan menagihnya.

Secara umum, ada dua metode peredupan LED, peredupan PWM dan peredupan Amplitudo. Apa yang Anda sebut sebagai peredupan DC adalah peredupan amplitudo. Dalam aplikasi pencahayaan profesional, PWM tidak lagi digunakan untuk peredupan, terutama karena masalah kesehatan pada flicker yang dihasilkan. Dengan penerangan jalan, masalah lain adalah efek stroboskopik. Anda akan menemukan hari ini bahwa hampir semua driver LED profesional termasuk lampu jalan menggunakan peredupan amplitudo. Anda dapat membaca lebih lanjut tentang flicker dan peredupan di sini .

Pembaruan : Menanggapi beberapa komentar, saya ingin memperluas jawaban saya. Dengan aplikasi pencahayaan profesional, saya mengacu pada dimmable arus konstan> driver 20W LED seperti ini , tidak murah dan jahat halogen atau lampu pengganti atau aplikasi backlight komputer.

Ada dua penyebab flicker, satu disebabkan oleh riak induk yang merambat ke output. Driver LED satu tahap yang murah seperti yang digunakan dalam penggantian bohlam menderita dari fenomena ini.

Jenis kedipan kedua disebabkan oleh peredupan PWM. Ini mungkin terlihat atau tidak terlihat. IEEE PAR1789 adalah rekomendasi tentang seberapa tinggi frekuensi PWM perlu dianggap tidak terlihat. Yang mengatakan, Anda akan menemukan di industri bahwa driver LED berkualitas tinggi untuk aplikasi profesional hampir secara eksklusif menggunakan peredupan amplitudo (peredupan DC).