Come progettare un'applicazione di illuminazione LED (parte 1)

All'interno di progetti di illuminazione LED occorre prestare molta attenzione nel selezionare un alimentatore corretto, con specifiche idonee per soddisfare le esigenze dell'applicazione. Analizzando più nel dettaglio come sono generalmente gestiti i moduli LED è infatti possibile comprendere con miglior chiarezza dove possono sorgere difficoltà di progettazione e scelta del giusto alimentatore. Qui di seguito le tre strutture più comuni:

• Driver LED a corrente costante (CC) collegato direttamente al LED in cui la luminosità è controllata dalla corrente di uscita del driver LED
• Alimentatore LED a tensione costante (CV), in genere 12V o 24V, collegato a strisce LED che hanno sul PCB LED una resistenza o un circuito di limitazione della corrente per gestire la luminosità
• Collegamento in cascata di un alimentatore CV, un convertitore DC/DC e il modulo LED

Nei primi due casi, gli alimentatori si collegano al LED senza alcuna conversione attiva. La scelta dell'alimentatore è dunque relativamente semplice, prestando comunque attenzione alla scelta della corretta tensione e corrente. Nel terzo caso invece, la corrente in uscita è controllata dal convertitore DC/DC e questo potrebbe comportare alcuni problemi di compatibilità con l'alimentatore.

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Le tipologie di convertitori DC/DC

Per capire meglio come individuare le potenziali criticità viste precedentemente è necessario soffermarsi sulle principali tipologie di convertitori DC/DC presenti sul mercato:

• Buck (conversione step down)
• Boost (conversione step up)
• Buck-boost

La maggior parte dei convertitori DC/DC è caratterizzata da un ampio range operativo di tensione in ingresso. All'interno di questo range, il convertitore DC/DC convertirà la potenza in ingresso nella tensione o corrente desiderata in uscita. Se il carico è fisso, anche la potenza in ingresso sarà fissa. Dato che la potenza rimarrà sempre la stessa, se la tensione in ingresso è alta, la corrente in ingresso sarà bassa e viceversa. La formula di conversione della potenza è indicata di seguito:

Problema di compatibilità tra alimentatore CV e convertitore DC/DC

All'interno dei manuali tecnici dei moduli LED standard con alimentazione DC viene specificata una tensione in ingresso fissa e se viene applicata questa tensione, la lampada funzionerà. Il range di lavoro effettivo potrebbe però essere molto più ampio, superiore o inferiore alla tensione riportata a causa del convertitore DC/DC presente all'interno del prodotto stesso.

Per spiegare meglio il fenomeno, prendiamo come esempio il convertitore DC/DC Mean Well LDD-350H. LDD-350H è un convertitore DC/DC che fornisce una corrente costante di 350mA. Il range di tensione in ingresso è 9-56 Vdc e il range in uscita, legato alla tensione diretta del LED, è 2-52 Vdc. Trattandosi di un convertitore step-down, la tensione in ingresso dovrebbe essere 3V superiore alla tensione in uscita. Ciò significa che se il LED è a 9V, LDD-350H può funzionare con una qualsiasi delle tensioni di ingresso tra 12 e 56Vdc. Essendo l'alimentazione di 24Vdc la più comune nel mercato, molto probabilmente la lampada riporterà il dato di alimentazione in ingresso “24VDC input”.

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Se le informazioni iniziali sono insufficienti, l'installatore del sistema potrebbe trascurare il potenziale problema di compatibilità e quindi si potrebbe imbattere in errori di avvio come: lampeggio, emissione di luce più debole o nessuna luce (problema legato alla risposta ai transitori all'accensione e al comportamento del convertitore DC/DC).

Nel prossimo articolo saranno illustrate le possibili situazioni di incompatibilità tra alimentatori e convertitori e le relative soluzioni per ovviare a questo problema.

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LDD-350H