Ngày 27/03/2016 09:50:11 / Lượt xem: 3438 / Người đăng: biendt / Nguồn: tbe.vn

Giới thiệu tổng quan về bộ điều khiển LED (LED driver) ổn áp và bộ điều khiển LED ổn dòng

Bạn có biết, thật ra trong việc điều khiển và cung cấp năng lượng cho bóng đèn LED, thông thường có 2 thuật ngữ rất gần gũi đó là “bộ điều khiển LED”  (LED driver) và “nguồn cung cấp năng lượng LED” (LED Power Supply). Nhưng chúng ta cần một chút phân biệt giữa chúng để tránh bị nhầm lẫn giữa 2 loại thuật ngữ này

Theo như đặc điểm hoạt động, việc chuyển đổi điện áp từ AC sang DC và các bộ biến đổi điện áp DC-DC sẽ chỉ cung cấp 1 đầu ra với hiệu điện thế (điện áp) không đổi. Tuy nhiên, với đèn LED thì khác, chúng hầu như chỉ đạt công suất cao nhất và bền nhất khi dòng điện chạy qua chúng có cường độ không đổi (cường độ dòng điện không đổi). Do đó, nhiều thiết bị điện đã được cải tiến để đáp ứng được yêu cầu hoạt động trên của đèn LED. Nguồn năng lượng để hoạt động LED sẽ được quy định thành dòng điện với cường độ không đổi ngay tại đầu ra. Đây cũng chính là đặc điểm làm nên tên gọi của “bộ điều khiển LED” (LED driver). Ngày trước, nguồn chuyển đổi điện áp AC –DC có hiệu điện thế không đổi chính là nguồn cung cấp năng lượng hoạt động cho đèn LED, do đó nguồn AC-DC còn gọi là “nguồn cung cấp năng lượng LED” (LED Power Supply). Ngày nay, “bộ điều khiển LED” (LED driver) và “ nguồn cung cấp năng lượng LED” (LED Power Supply) được sử dụng để thay thế lẫn nhau tùy vào nhu cầu sử dụng của người tiêu dùng. Vấn đề là bạn cần phân biệt được chức năng của chúng để lựa chọn loại phù hợp trong việc nên dùng LED driver hay LED Power Supply cho các bóng LED

Bộ điều khiển LED ổn áp (tên cũ: LED Power Supply) và ứng dụng: 

Thiết kế dạng nguồn mở và dạng hộp kín của Led power supply (bộ điều khiển hạ áp)

Các loại đèn LED hiện nay đã xuất hiện phổ biến trên thị trường hay các mô-đun ánh sáng thì hầu hết chúng được cấu tạo bởi một hoặc hai chuỗi đèn LED song song với nhau, nhằm tạo thành cụm hoặc thành chuỗi các cấu hình. Trong trường hợp này các mô-đun ánh sáng có cấu tạo bên trong là bộ điều khiển LED ổn dòng (LED Driver) như một thành phần của hệ thống, bộ phận bên ngoài là bộ điều khiển LED ổn áp (LED Driver giúp điện áp không thay đổi) hoặc Power Supply đóng vai trò quan trọng.

Đối với trường hợp điều khiển dòng điện chạy qua các đèn LED bằng cách ghép các điện trở đơn giản nối tiếp vào mạch điện giúp hạn chế dòng điện, thì nguồn cung cấp năng lượng LED ổn áp (có điện áp hay hiệu điện thế không đổi) lại rất cần thiết.

Một vài ví dụ khác về ứng dụng của bộ điều khiển LED ổn áp được ứng dụng chủ yếu như: Các bảng hiệu quảng cáo bằng backlit, đèn tín hiệu giao thông và các màn hình LED có kích thước lớn độ nét cao. Bộ điều khiển LED (nguồn cung cấp năng lượng LED) có rất nhiều hình dạng như nguồn cung cấp điện thông thường, hoặc là bộ điều khiển hoạt động dưới dạng hộp khép kín, nhằm tránh khỏi bị tác động bởi độ ẩm hoặc môi trường bên ngoài…

Bộ điều khiển LED ổn dòng (tên gọi trước: LED driver) và ứng dụng

Thiết kế dạng bó mạch điện tử của bộ điều khiển LED ổn dòng ( tên cũ: LED driver)

Trong trường hợp bo mạch điện tử hoặc chuỗi các đèn LED không có bộ điều khiển LED ổn dòng ở bên trong, bộ điều khiển LED ổn áp ở ngoài hoặc nguồn cung cấp năng lượng của bo mạch bắt buộc sẽ phải cung cấp nguồn điện có cường độ không đổi để thay thế.

Hiện nay, Bộ điều khiển LED ổn dòng đã được thiết kế với nhiều dạng thức, chức năng và hình dáng khác nhau, từ dạng các bo mạch tích hợp cho đến dạng hộp kín chống ấm….tùy thuộc vào mục đích sử dụng và dạng năng lượng đầu ra theo yêu cầu

Cấu hình dạng chuỗi và dãy song song của đèn LED

Một thiết kế dạng song song của đèn LED

Tùy thuộc vào ứng dụng, đèn LED có thể được thiết kế ở dạng chuỗi nối tiếp hoặc có cấu hình song song.

Thực vậy, khi đèn LED được kết nối với nhau thành chuỗi nối tiếp thì loạt điện áp tại mỗi bóng trong chuỗi sẽ giảm xuống, đây là một cơ chế tự nhiên. Cụ thể, nếu bạn mắc 15 bóng đèn LED lại thành một chuỗi nối tiếp với nhau, thì mức điện áp tại mỗi bóng sẽ sụt giảm xuống 3V so với dòng điện định mức của chúng. Vì thế, bạn cần phải cung cấp một nguồn điện có mức điện áp là 45V (15 bóng x 3V = 45V). Đó cũng chính là lý do tại sao bộ điều khiển LED ổn dòng luôn luôn được thiết kế với yêu cầu kèm theo bản thiết kế trong mức phạm vi điện áp được quy định cụ thể với những thông số kỹ thuật nhằm mục đích đảm bảo dòng điện tại đầu ra có mức điện áp đủ lớn để cung cấp năng lượng cho từng bóng đèn LED trong chuỗi.

Để kiểm soát, khắc phục trường hợp mức điện áp tại mỗi bóng giảm xuống quá thấp so với dòng điện định mức, khiến ứng dụng không thể vận hành thì số lượng lớn các đèn LED sẽ được kết nối với nhau theo dạng thức chuỗi song song và truyền động với nhau bằng bộ điều khiển LED ổn dòng các đầu ra.

Dưới đây là một đoạn trích từ bảng dữ liệu của TDK – Lam-đa chuỗi ALD6 trong các bộ điều khiển LED (LED driver). Như bạn thấy trong biểu đồ, bộ điều khiển này có tới 6 bộ điều khiến LED ổn dòng độc lập với nhau. Mức điện áp 38V tại đầu ra là yêu cầu tương ứng đối với việc điện áp tại 10 đèn LED bóng trắng có kết nối dạng chuỗi như trong sơ đồ.

Biểu đồ 6 bộ điều khiến LED ổn dòng (LED driver) độc lập trong một bộ điều khiển LED lớn

Với các ứng dụng có dòng điện định mức lớn hiện nay, thường thì yêu cầu về dòng điện cung ứng có thể lên tới 300mA để đủ khả năng thắp sáng được một chuỗi đèn LED. Còn đối với các ứng dụng điện có yêu cầu thông số kỹ thuật lên tới 50mA cho các bóng đèn LED, với sự giúp sức của bộ điều khiển đa đầu ra, cho dù nếu ứng dụng có tới 6 chuỗi đèn LED, thì ứng dụng vẫn hoàn toàn có đủ khả năng để truyền tải đủ năng lượng theo yêu cầu. Qua đó, có thể thấy, các bộ điều khiển LED này quả là nhân tố lý tưởng để ứng dụng trong kỹ thuật phát sáng phông nền của các màn hình LCD nói riêng và các ứng dụng cải tiến đèn LED thắp sáng nói chung

Các loại bộ điều khiển LED vô cùng lý tưởng trong kỹ thuật phát sáng phông nền của màn hình LCD

Bộ điều khiển LED khiến đèn chớp tắt được là vì đâu?

Có 2 cơ chế chính và thông dụng nhất để làm đèn LED chớp – tắt như mong muốn. Độ sáng-tối của đèn LED được điều khiển bằng cơ chế thay đổi mức điện áp chạy qua các bóng trong chuỗi (với điều kiện là mức điện áp trong mức cho phép). Hoặc bằng cách bật – tắt đèn LED thông qua chế độ biến điện xung (PWM). Ví dụ bộ điều khiển LED như loại chuỗi ALD6 có khả năng làm giảm độ sáng của một bóng đèn LED rất hữu hiệu và chính xác bằng kết hợp cả 2 cơ chế phổ biến trên.

Cơ chế kiểm soát độ sáng ccuar chuỗi đèn LED thông qua các bộ điều khiển LED và chuỗi ALD6

Sơ đồ trên mô tả cả 2 phương pháp làm giảm độ sáng đèn LED: chuỗi ALD6 và bộ điều khiển LED. Nhưng cả 2 cơ chế này lại có thể được kết hợp chung song song với nhau trong một ứng dụng.

Kí hiệu “RBR” có ý nghĩa rằng biến áp của điện trở ngoài cần đạt 10k Ohm tại đầu vào. Bằng cách thay đổi điện thế này dao động trong một mức xác thực, khoảng từ 1k đến 10k Ohm, bộ điều khiển LED đã có thể làm giảm độ sáng của bóng. Còn trong trường hợp này, đèn LED đạt độ chiếu sáng cao nhất khi biến trở đạt mức 10k Ohm. Đồng thời, tại đầu vào, chúng cũng có thể được thiết lập với mức biến áp dao động trong khoảng từ 1,6V đến 3,8V.

Ngoài ra, với một số ứng dụng điện khác, cũng ngay tại đầu vào, bộ điều khiển LED được kết nối với một thiết bị cảm biến nhiệt. Khi nhiệt độ tại một bóng đèn LED tăng, thiết bị cảm biến nhiệt này sẽ hạ áp tại bóng đèn ấy xuống, làm giảm độ sáng và cũng là để làm giảm nhiệt độ. Do đó, đây cũng là một biện pháp tốt để cân bằng nhiệt độ trong mạch điện.

Chuỗi đèn chớp - tắt nhờ thay đổi điện thế hoặc gắn bộ phận cảm biến nhiệt với bộ điều khiển LED

Còn kí hiệu “Vpwm” có nghĩa là “Phương pháp điều xung pwm”. Các xung này khi biến thiên sẽ có công dụng điều khiển độ sáng của chuỗi LED, bằng cách thay đổi nhiệm vụ chu kỳ của tín hiệu đầu vào từ 1% đến 100%. Một tần số PWM điển hình thông thường sẽ nằm trong khoảng 180 Hz -279 Hz.