LED Driver

Güncelleme 14/11/2024

Geleneksel endüstriyel güç kaynakları LED uygulamalar için uygun mudur?

-En tipik endüstriyel aşamalı güç kaynakları, dış mekân LED uygulamaları için, birkaç sebepten ötürü uygun değildir. İlk olarak, geleneksel güç kaynakları, sabit voltaj üretimi sağlar fakat LED’ler sabit akım kaynaklarıyla kullanıma daha uygundur. İkinci olarak çoğu güç kaynağı 40°C derecelik bir ortam sıcaklığına kadar çalışacak şekilde tasarlanmıştır. Fakat LED sürücülerin uzun süre çalışabilmesi için birçok iç ve dış mekân uygulamasında 60-70°C derecelik bir sıcaklığa kadar çalışabilmesi gerekmektedir. Ayrıca birçok endüstriyel güç kaynağı, çoğu dış mekân LED lambalar için gerekli olan suya dayanıklılık ve yıldırıma karşı koruma gibi özellikleri barındırmaz.

Bir LED sürücü seçerken en önemli faktörler nelerdir?

İlk olarak uygulamanın sabit voltaj mı sabit akım mı gerektirdiğidir. Eğer kaynak, LED’e direkt olarak güç sağlıyorsa bu durumda LED genel olarak sabit akıma ihtiyaç duyar. Bu durumda sabit akım kaynağı kullanılmalıdır. İkinci olarak, çıkış voltajı ya da akımı armatürün çıkış gücüne uygun seçilmelidir. Daha sonra, giriş voltaj aralığı belirlenmelidir. Birçok aydınlatma uygulamasında çalışma gerilimini 277 V AC’ye kadar istenir. Bizim LED sürücülerimiz ise 90-305 V AC aralığında herhangi bir arıza vermeden, normal çalışmasını sürdürürler. Ayrıca önemli olan, çalışma sıcaklık sınırı ve katı cisimlere karşı korumadır. Dış mekân aydınlatma uygulamaları için, koruma en önemli faktörlerden biridir. Son olarak, verimlilik, güç katsayısı, harmonikler, güvenlik ve elektromanyetik uyumluluk standartları değerlendirilmelidir.

LEDleri birbirine bağlamadaki en yaygın düzenekler hangileridir ve her bir düzeneğin avantajları ve dezavantajları nelerdir?

Birçok aydınlatma armatürü, kayda değer adette yüksek parlaklıktaki LED’lerin bir araya gelmesinden oluşur. Bu LED’ler herhangi bir şekilde ve çeşitli düzeneklerde yerleştirilebilir ve her birinin kendine özel çeşitli avantajları ve dezavantajları vardır. En yaygın düzeneklerden 4 tanesi şu şekildedir:

Seri Bağlantı
LED uygulamalarındaki en basit düzenek LED’leri seri şeklinde bağlamaktır ve bu düzenek birinci LED’in katot ucu, ikinci LED’in anot ucuna bağlanarak kurulur. Tek bir sabit akım kaynağı tüm bir şeridi besleyebilir. Bu düzenek, şeritteki sınırlı sayıdaki LED’le gayet iyi çalışmaktadır. Bununla birlikte, şerit voltajı şeritteki LED sayısıyla orantılıdır. Bu nedenle uzun şeritler daha yüksek voltajda çalışırlar. Farz edelim ki elimizdeki LED’in sürme gerilimi 3.5V, 24 LED’lik bir şerit yaklaşık 84 Voltluk bir voltajla çalışır. Herhangi bir LED kısa devre olduğunda (arızalandığında), LED’ler üzerindeki gerilimin toplamı; LED sürücünün çıkış gerilim aralığının alt limitinden daha düşük olması durumunda armatür normal çalışmasını sürdüremez. Geniş çıkış voltaj aralıklı LED sürücülerimizin kullanılması ve elektronik kartlar tasarlanırken bu çıkış gerilim aralıkları göz önüne alınması durumunda böyle bir sorunla karşılaşılmayacaktır. Bununla birlikte, herhangi bir LED açık devre olduğunda (arızalandığında), tüm armatür çalışmasını sonlandırır (Günümüzdeki LED teknolojisinde, LED’lerin arızalanması durumunda genellikle kısa devre olur). Yüksek voltaja rağmen, en yüksek enerji verimliliğini ve en az hataya sebep olacak bağlantı şekli belki de budur.

Paralel Bağlantı
Çalışma voltajını en aza indirgemek için, çok LED’li şeritler paralel olarak bağlanabilirler. Aynı 24 LED’lik şeritleri kullanarak, her biri 6 LED’den oluşan 4 ayrı seri kurulabilir ve sonrasında bu şeritler paralel bir şekilde bağlanabilir. Toplam voltaj bu durumda 21 Volt civarında olur fakat lamba akımın 4 katına ihtiyaç duyar. Bu durumda herhangi bir LED’in açık devre olmasıyla, tek bir şeridin aydınlanması sonlanır fakat diğer 3 şerit hala yanar. Yanmaya devam eden 3 şerit üzerinden geçen akımın, şeritlerdeki LED’in maksimum sürme akımından büyük olması durumunda bu şeritlerdeki LED’ler de en kısa zamanda bozulacaktır. Bir şeritten birkaç LED’in kısa devre olması durumunda ise; bu şeritten, diğer şeritlere göre çok yüksek akım geçecektir. Bu durum düşük güvenilirliğe neden olacak ve arızalı LED’li şeritteki LED’lerin yüksek akıma maruz kalmasına sebep olacaktır. Dolayısı ile ömürleri beklenenden çok kısa olacaktır.

Bağımsız Şeritler
LED’lerin kullanımındaki en yaygın metodlardan biri, çok kanallı sabit akım sürücülerini kullanmaktır. Bu düzenekte 4’lü bir çıkış sürücüsü bağımsız bağlanmış 6 serilik 4 adet şeriti çalıştırabilir. Bu düzenek LED’e düşük akım gelmedi problemini ortadan kaldırabilir. Bu durumda, tüm diğer LED’ler olumsuz etkilenmeksizin düzenli bir şekilde çalışır. Bu durumda, kullanılan sürücüde 4 adet bağımsız, doğrultulmuş kanallar elde edileceğinden diğerlerine göre daha pahalı olabilir.

Yüksek verimlilikte LED sürücüleri kullanmanın faydaları nelerdir?

Yüksek verimlilikteki LED sürücü kullanmanın birkaç faydası vardır. İlk olarak, bu sürücüler büyük bir enerji tasarrufu sağlarlar. Enerji verimliği ancak yüksek etkili sürücüler kullanıldığında işe yarar. Yüksek verimli sürücülerle elde edilecek enerji tasarrufu, sürücünün ömrü düşünüldüğünde önemlidir. Örneğin, DC kısımda gücü 100W’lık bir LED sürücün şebekeden ünitenin %90 verimli olması durumunda 111,1W civarında olacaktır. Bu durumda enerji kaybı, 11.1W civarındadır ünite %80 verimle çalışması durumunda bu kayıp 25W a yükselecektir. Bir LED armatürün ömrünün 40,000 saat olduğunu düşünelim, sürücü ömrü düşünüldüğünde bu iki ünite arasındaki enerji tasarruf farkı 556 kilowatt saattir. Saat üzerinden hesaplandığında; her kilowatt 32 kuruş ederse sürücü ömrü temel alındığında, tasarruf 178 TL’ye tekabül eder.

Buna ek olarak, daha yüksek etkili sürücülere bağlı daha düşük sıcaklıklar, ürün ömrünü ve arızasız geçen ortalama süresini (MTBF) önemli ölçüde artırır. %90 etkili bir sürücüdeki güç kaybı, %80 etkili bir sürücüdeki güç kaybının yarısından daha azdır. Düşük verimli bir sürücüdeki kayıplar sistem sıcaklığını önemli ölçüde arttırır. Sürücüde bulunan elektrolitik kapasitörlerin ömrü, sıcaklıktaki 10 ° derecelik her bir artış ile yaklaşık %50 oranında kısalır. Bu nedenler, daha yüksek verimli sürücüler tahmini sürücü ömrünü kabaca 2-4 kat daha artırabilir. Dayanıklılık, sürücüdeki parçaların dayanıklılığını artıran ve sıcaklığı düşüren bir başka etkendir.

Uzun ömürlü LED sürücü kullanmak niçin önemlidir ve bu sürücüler hangi açıdan farklıdır?

LED’li aydınlatma sistemlerinin kullanılmasında başlıca iki faktör gerekçe olarak gösterilebilir. İlki enerji tasarrufudur. Bununla birlikte, daha düşük kurulum maliyeti olan ve yüksek etkinlik sunan başka alternatif aydınlatma teknolojileri de vardır. İkinci gerekçe ise ki bu oldukça önemlidir, daha düşük bakım maliyetidir. LED’ler, birçok diğer aydınlatma teknolojisinden daha uzun bir ömre sahip olma avantajı taşırlar. Azaltılmış değişim ve bakım maliyetleri oldukça önemli olabilirler. Bununla birlikte, eğer sistemdeki güç elektronikleri LED’lerin dayanıklılığıyla veya ömrüyle eşleşmiyorsa, sistemin kullanılması risk ve tehlike arzeder.

LED sürücülerin ömrü, temel olarak kullanılan elektrolitik kapasitörlerin ömrüyle belirlenir. Bu yüzden, LED sürücülerin uzun ömürlü olabilmesi için, uzun ömürlü ve kaliteli elektrolitik kapasitörler kullanmak çok önemlidir. Ayrıca, elektrolitik kapasitörlerin ömrü, çalışma sıcaklığındaki her 10 °C derecelik artışla beraber yarıya düşer ve bu parçaların termal işleyişi oldukça önemlidir. Kapasitör sıcaklığı düşürecek iki anahtar faktör yüksek etkinlikli tasarım (sürücüdeki sıcaklığı daha az tüketen) ve termal tasarımdır (etkili ısı iletimi veya ortama bağlı ısı yayımı).

Arızasız geçen ortalama süresini (MTBF) ve kullanım ömrü arasındaki fark nedir?

Ünitede herhangi bir hata meydana gelmeden önceki toplam çalışma saatlerinin istatiksel tahminini temsil eder. MTBF, ünitenin tahmini kullanım ömrünü göstermez. Örneğin, eğer 10,000 ünite 10 kez hata vererek 1000 saat boyunca çalışıyorsa bu durumda MTBF 1 milyon saattir. Bu durum, herhangi bir ünitenin 114 yıl boyunca çalışacağı anlamına gelmez. Başka bir örnek olarak, eğer ürünün MTBF’si 250,000 saat olarak belirlenmişse ve ünite plana uygun çalışmışsa –eğer ürünler saat bazında çalışıyorsa ve günde 8 kullanılıyorsa -ürünün ortalama olarak her 10 günde bir hata vermesi beklenebilir.

Buna karşılık ürünün kullanım ömrü, bir ürünün normal çalışma koşulları altında ne kadar uzun süre dayanması gerektiğini gösterir. Kullanım ömrü, aletin kullanılmaya başlanması ve tükenme süresi arasında geçen zaman dilimidir. Bu, ünite montajında kullanılan parçaların kullanım ömrü beklentisiyle belirlenir. En kısa kullanım ömrüne sahip olan en güçsüz parça tüm bir ürünün kullanım ömrünü belirler. Güç kaynakları için, elektrolitik kapasitörler genelde en kısa kullanım ömrü beklentisini taşırlar. MTBF, yalnızca ürünün normal çalışma ömrü sırasında geçerlidir.

PF (Güç Faktörü) ve PFC (Güç Faktör Düzeltmesi) nedir ve LED sürücüleri belirlemede neden önemlidirler?

PF (Güç Faktörü); bir AC güç sistemindeki gerçek gücün, görünen güce oranıdır ve 0-1 arasındaki sayılarla beliritilir. Görünen güç; şarj akımı ve şarj voltajının ürünüyken, gerçek güç şarjdan çekilen asıl güçtür. Voltaj ve akım faz dışı olduğundan dolayı, bu ürün gerçek gücünden önemli ölçüde daha büyüktür.

PFC, Güç Faktör Düzeltmesinin kısaltılmış halidir. Yüksek güç faktörünü sürdürebilmek için, anahtar modlu güç kaynakları (LED sürücüler de dahil) güç faktör düzeltmesinin bazı formlarını kullanmak zorundadır.

Bu önemli bir konudur çünkü düşük güç faktörlü bir şarj, aynı miktarda taşınan asıl güç için, yüksek güçlü faktörlü bir şarjdan daha fazla akım çeker. Bu yüzden, düşük güç faktörü, kullanımda alanında daha fazla güç kaybına sebep olur. Anahtar modlu güç kaynakları veya LED sürücülerde bulunan güç faktör düzeltmesinde belli başlı seviyeler gerektiren ve şu anda yürürlükte olan bazı standartlar mevcuttur.

Niçin LED sürücüler çoğunlukla epoksile gömülü şekildedir ve bu gerekli midir?

LED’lerin gömülü olmasının iki farklı amacı vardır. İlki, bu gömme birçok koşulda parçaları suyun içeri sızmasından koruyan suya dayanıklı bir bariyer sağlayarak ünitenin uluslararası koruma standartlarını artırır. Bu sokak ışıkları gibi dış mekân uygulamaları için azami önem taşır.

İkinci olarak, gömülü bölmeler havadan çok daha iyi bir termal iletkenliğe sahip olduğundan dolayı gömme işlemi, elektronik kompanentlerden ortaya çıkan sıcaklığı bölme yüzeyine iletmek için kullanılır. Bu, elektronik kompanentler üzerindeki termal basıncı büyük ölçüde azaltır ve böylece komponenetlerin bazılarındaki çalışma sıcaklığı 20-40 ° dereceye kadar düşürülebilir.

LED sürücüler için belirlenmiş olan su geçirmezlik seviyeleri nasıldır?

Uluslararası koruma standartları, bölmenin sağlamış olduğu çevresel korumayı açıkca belirtir. Uluslararası koruma standartları 2 şekilde numaralandırılır. İlki, katı madde veya materyallerden korumayı belirtir. İkincisi, sıvı maddelerden (sudan) korumayı belirtir. İlki, tozdan tam korunmayı 0-6 arasındaki numaralardan 6 ile belirtir. İkincisi ise, 0-8 arası numaralarla durumu belirtir ve bunlar aşağıdaki gibi tanımlanır:

0- Koruma yok
1- Dikey düşen su damlalarına karşı korumalı – Örnek: Yoğunlaşma
2- 15°’lik dik bir açıyla gelen su püskürmelerine karşı korumalı
3- 60°’lik dik bir açıyla gelen su püskürmelerine karşı korumalı
4- Tüm yönlerden gelen su püskürmelerine karşı korumalı
5- Tüm yönlerden gelen düşük basınçlı su fışkırmalarına karşı korumalı
6- Tüm yönlerden gelen yüksek basınçlı su fışkırmalarına karşı korumalı
7- Geçici olarak suya batmaya karşı korumalı
8- Uzun süreli suya batmaya karşı korumalı

Birçok LED sürücümüz, ürünlerin tamamen tozdan korunaklı olduğunu ve geçici su altında kalmalara karşı dayanıklı olduğunu belirten IP67 olarak sınıflandırılmıştır.

LED sürücüler için belirlenen aydınlanma koruma seviyeleri nasıldır?

IEC 61000- 4- 5 elektriksel ve elektronik cihazların gerilim darbesine maruz kaldıkları andaki bağışıklıklarını değerlendirmek için ortak ölçütler belirler. IEC 61000’in bu bölümünde belgelenmiş olan test yöntemi, ekipman veya sistemin, tanımlanan olguya karşı bağışıklığını değerlendirmede tutarlı bir metod sunar.

Aşağıdaki gibi yıldırıma karşı korumadaki gerilim darbesi test standartlarını, IEC 61000- 4- 5 şu şekilde değerlendirir:

Seviye Voltajı Açık Devre Testi
1- 0.5 kV
2- 1.0 kV
3- 2.0 kV
4- 4.0 kV
x- Özel
Not: X, herhangi bir seviye veya diğer seviyelerin altı, üstü yada bu seviyelerin aralarında olabilir. Bu seviye, ürün standartında belirtilir.