por Franco Musiari [DISEÑO EN]

Conducir el LED de alimentación depende de la solicitud y no es tan trivial como podría parecer. El LED (Diodo emisor de luz) son diodos cuya característica básica es la capacidad para emitir luz cuando son pasados a través de una corriente que fluye de P a N región. En cada una de recombinación entre el transporte de carga (electrones y huecos), en el cruce PN región, una foto de emisión se genera, y la cantidad total de fotones emitidos y, por tanto, la intensidad de la luz, es proporcional a la intensidad de corriente que pasa a través de ellos. La luz emitida tiene un espectro - longitudes de onda de distribución - que se define de acuerdo a los materiales utilizados en la realización del diodo pn la unión, a pesar de que en parte depende de la intensidad y en el cruce de la temperatura. Los materiales más comunes utilizados en la producción de LEDs, son aquellos pertenecientes a la III ° y V ° grupo de elementos de la tabla periódica:

•  arseniuro de galio (GaAs) para la luz del infrarrojo al rojo (650 nm);
•  arseniuro de galio y el fosfato (GaAsP) para la luz de rojo a amarillo (630-590 nm);
•  fosfato de galio (BPA) de longitud de onda del azul al verde (565 nm);
•  nitruro de galio (GaN) para la luz azul (430nm);
•  indio y nitruro de galio (InGaN) para el azul profundo hasta que ultravioleta (390 - 360nm);

Los LEDs blancos y se realizan a través de LED de combinación de los tres colores básicos RGB y el uso de LED azul cubierto con una semi-transparente capa de emisión de fósforo amarillo.

Tensión / Corriente característica

LEDs tienen un comportamiento muy similar a la norma diodos y tienen

un VF caída de tensión directa se sumaron a la corriente SI como se puede ver en la Fig. 1. VF La tensión depende de la tecnología LED de realización y se trata de 1,4 - 2V para el GaAs, 2 - 2,5 para el GaAsP, 3 - 3,5 de la brecha existente e 3,8 - 4,5 para el InGaN (azul o blanco LEDs). Sin embargo, la variabilidad, en el mismo dispositivo, es muy amplia como se puede ver en la Fig. 1. Representa el mínimo, máximo y típico de las características de Nichia NCSW215 diodo. Con una corriente de 20 mA la caída de tensión entre los cambios 3,2 voltios (con un mínimo de la curva) y 4 voltios (máximo de la curva), pasando de 3,6 voltios.

Una resistencia que puede ser suficiente.

La intensidad luminosa emitida por el LED es proporcional a la corriente que pasa a través de él y, en consecuencia, el circuito de conducción debe ser dimensionado en ella. Cuando se produjo la actual es lo suficientemente superior a la tensión directa de diodos y es bastante estable,

podemos ajustar el LED actual por una resistencia (Fig. 1).

Esta solución puede ser razonable cuando las corrientes son limitados - de 2 a 20 mA y el actual en uso no es demasiado diferente de los LED de corriente directa. Si, por ejemplo, supongamos que una tensión de alimentación de 5 V y un LED rojo con VF de 1,8 V a 10 mA, la resistencia RL será 320    El poder perdido en el diodo será aproximadamente igual a 18 mW, mientras que la resistencia debe apoyar una potencia de 32 mW (casi el doble que la utilizada por el LED). Pero si suponemos para operar en un coche de circuitos electrónicos, con una tensión de 13,8 V y un LED rojo que tiene 45 mA en un VF de 2,2 V, las cosas cambian drásticamente. La resistencia RL será igual a (13,8 - 2,2) / 0045  258  (270 / 1W). RL debe dispersar 11,6 x V 0045A  0,52 W. El consumo total de energía es igual a 13,8 x 0045A V = 0,62 W para una eficacia igual a (2,2 • 0045) W / 0,62 W ≈ 16%.

Sin embargo, en el área de automoción, así como en otros ámbitos, no es suficiente teniendo en cuenta el típico o valores nominales. Un automóvil típico circuito puede cambiar, al menos, entre el 9 y 16 V y debe tener en cuenta la posibilidad de apoyar también la doble del valor nominal (27,2 V), por lo menos cinco minutos. A través de la regulación realizada con una resistencia de 270   la corriente en el LED (límite condiciones) puede variar de 25 a 93 mA. El LED debe sobrevivir a 93 mA (por lo menos durante 5 minutos) y brillo (de acuerdo a las características específicas), con 25 mA. Sin embargo, un generador de corriente es más seguro. Una solución a este problema es la conducción del LED a través de un generador de corriente que debe ser el más independiente del valor actual. Es posible realizar un simple generador de corriente con un transistor y algunos otros componentes como se puede ver en la Fig. 3. El actual sobre el LED será proporcional a la D1 diodo Zener voltaje e inversamente proporcional a la resistencia RS (IF ≈ VD1 / RS). El diodo D2 compensa las variaciones de temperatura del transistor VBE.

Sin embargo, el enfoque más fácil para los sistemas de CC, con voltajes no muy elevado, es utilizar reguladores lineales como LM317 (ofrecidos por diferentes fabricantes) o El MC33269 de semiconductores o LM340 de National Semiconductor. Fig. 4 se muestra la última, pero la configuración no cambia también para otros reguladores que trabajan con los mismos criterios. En este esquema el regulador se configura como un regulador actual, que se precisó que trabaja para mantener una caída de tensión en RS igual a la tensión de referencia VREF peculiar a la autoridad reguladora. Como consecuencia de la actual en la pantalla será igual a VREF / RS. En la mayoría de los casos (por ejemplo, LM317), esta tensión de referencia es igual a 1,25 V. Por lo tanto, si usted desea una oferta de gama LED 350mA, la resistencia de control RS debe tener el valor de 3,6 ohmios. El voltaje de entrada a la VIN circuito debe ser capaz de apoyar la suma de: la tensión VF, en general de la matriz de LED, la caída de tensión en el control de la resistencia (igual a VREF) y la caída de tensión valor mínimo que hace que el regulador sigue funcionando .

 De todas formas el problema de disipación sigue:

• El que se genera a partir de la resistencia RS reglamento, aprobado a través de la misma corriente que impulsa el LED (s) con una caída de tensión igual a VREF (1,25 V) para un valor total de 1,25 = 0,35 • 0,44 W;

• El uno se disipó en el regulador de igual a (VIN - VREF - VF) • IF = (12 - 1,25 - 2 • 3,6 *) • 0,35 = 1,24 W. (* nota: LED cree XL7090 VF tiene una de 3,6 V @ 350 mA)

Para un total de disipación de alrededor de 1,68 W y una eficacia igual a (2 • 3,6 • 0,35) / (12 • 0,35) = 60%. La eficiencia global en que disminuye el poder debido al aumento de los indicadores LED de conducción.

Adaptación de las fuentes de alimentación de conmutación

El uso de fuentes de alimentación de conmutación es ideal no sólo cuando el LED de conducción poderes convertirse en consonancia / significativa (el umbral de Watt puede ser razonable), sino también teniendo en cuenta las diferentes situaciones aplicativo (tipo de corriente primario). Por ejemplo, cuando:

• La tensión de alimentación es inferior a LEDs VF, situación típica en dispositivos portátiles que se alimenta la batería;

• La tensión de alimentación es muy superior LEDs de VF, como en el caso de que el poder viene directamente desde la red de suministro de energía (220 V AC);

• La tensión de alimentación tiene una alta variabilidad y / o pueden ser mayores o menores a VF.

Esta solución también puede conducir a la eficiencia superior al 80% (y superar, en algunos casos, el 90%), resultados significativamente superiores en comparación con las soluciones que hemos visto en las páginas anteriores. Eventual cambio de tipologías, que se utiliza en diversas situaciones, que serán analizadas más adelante:

• Buck,

• Boost,

• Sepic,

• Impulso / Buck (Cuk).

Esta lista no es exhaustiva, la carga de bombas y todas las tipologías con salida aislada (Flyback) no están.

 Fig. 1 • Si las curvas de mínima / típica / máxima en función de la tensión de pilotaje para el VF NSCW215 diodo. (Cortesía de NSCW215)

Fig. 2 • Con una tensión estable de la forma más fácil de ajustar la corriente en el LED es una resistencia.

Fig. 3 • Una sencilla configuración de un generador de corriente constante.

Fig. 4 • Fuente de corriente constante a través de un regulador lineal simple.