Come progettare un'applicazione di illuminazione LED (parte 2)
Pubblicato il : 26/06/2020 09:18:32
Nel corso del precedente articolo abbiamo evidenziato le possibili incompatibilità tra alimentatori e convertitori all'interno di un progetto di illuminazione LED. Andando più nello specifico, concentreremo ora la nostra attenzione sulle principali situazioni in cui gli installatori si possono trovare, individuando dunque le relative soluzioni per una corretta accensione dei moduli LED.
1° situazione: alimentatore CV con corrente insufficiente a bassa tensione in uscita
Nell'immagine proposta qui di seguito è illustrata una tipica installazione in cui ogni convertitore LDD-1000H è associato a una striscia LED o neon flex LED. Supponendo che il singolo modulo LED sia a 9V e 1A, 30 di tali moduli LED richiederebbero 270W. Se è indicato un ingresso a 24V un'ottima scelta per questa applicazione potrebbe essere il driver LED HLG-320H-24.
La specifica HLG-320H-24 mostra che la potenza massima in uscita è 320.16W e la corrente in uscita di 13.34A. Apparentemente, utilizzare HLG-320H-24 sul sistema 24V/270W è la scelta giusta. Tuttavia, la situazione reale è che il convertitore LDD-1000H inizierà a funzionare quando la tensione in ingresso risulterà superiore a 12V. Se l'alimentatore ha un tempo di aumento della tensione DC più lento rispetto al tempo di avvio del convertitore DC/DC, il convertitore potrebbe passare alla piena potenza prima che la tensione in uscita dell'alimentatore raggiunga il giusto livello. In tali condizioni, poiché la tensione in ingresso è bassa e il DC/DC cerca di fornire ancora la piena potenza al suo carico, la corrente in ingresso dovrà essere più alta del previsto ed eventualmente raggiungerà e supererà il limite dell’HLG-320H-24. In questo caso, l'uscita dell'alimentatore potrebbe essere portata a zero per poi essere riavviata, causando un lampeggiamento della lampada, luminosità inferiore o impossibilità di accensione. Il calcolo della corrente in ingresso dipende dalla tensione in ingresso, come mostrato di seguito:
- Corrente in ingresso convertitore DC/DC quando la tensione in ingresso è 24V; 270 W = 24 V × 11.25 A
- Corrente in ingresso convertitore DC/DC quando la tensione in ingresso è 12V; 270W = 12V × 22.5A
Trascurando la perdita di potenza non ideale, il convertitore DC/DC richiede una corrente due volte superiore quando la tensione in ingresso viene dimezzata.
2° situazione: tensione in uscita dell'alimentatore CV non in esecuzione nel range di lavoro (campo operativo)
L'immagine di seguito rappresenta un altro esempio con LDD-1000H, nel quale il modulo LED è a 6V e la corrente totale è 20A. Poiché LDD-1000H è un convertitore step-down, inizierà a funzionare con una tensione in ingresso compresa tra 6V e 9V. Anche in questo caso, se il convertitore DC/DC si porta alla piena potenza più velocemente rispetto all'alimentatore CV, aumenta il suo livello di tensione in uscita. Il convertitore DC/DC proverà quindi a funzionare in modalità a bassa tensione in ingresso per ottenere una corrente di alimentazione maggiore. Nell’esempio riportato di seguito, se il DC/DC inizia a funzionare a 9V, la corrente in ingresso raggiungerebbe il punto di protezione da sovracorrente dell'alimentatore HLG-320H-24. In tale condizione, l'alimentatore smetterà di aumentare la sua tensione in uscita e rimarrà nella modalità di uscita a corrente costante. È dunque possibile che l'alimentatore e il convertitore DC/DC possano stabilizzarsi in questa condizione anomala. Tuttavia, per l’HLG-320H-24, il range di corrente costante è 12-24V, e 9V è ovviamente inferiore, quindi l'alimentazione entrerà in hiccup mode. Può capitare che, dopo diversi hiccup, l'alimentatore potrebbe finalmente entrare in un intervallo funzionale e la lampada infine si accenderà.
Dai due casi sopra visti, si potrebbe dire che i problemi di avvio con il convertitore DC/DC sono principalmente legati al range di lavoro del convertitore. Con una bassa tensione di partenza, l'alimentatore potrebbe non funzionare nelle condizioni previste e quindi creare vari problemi di avvio.
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Soluzioni al problema di accensione di una lampada LED
Se una lampada ha un problema di avvio simile a quello sopra menzionato le soluzioni potrebbero essere le seguenti:
Scelta di un convertitore DC/DC con funzione di avvio graduale o avvio ritardato
Un convertitore DC/DC con avvio graduale aumenta la potenza di uscita in modo progressivo fino al livello corretto dopo l'accensione. Ciò aiuta a ridurre la corrente di spunto del convertitore DC/DC e può prevenire guasti all'avvio. Un avvio ritardato non ridurrà la corrente di spunto, ma poiché consuma energia solo quando la tensione di alimentazione è pronta, può anche prevenire guasti all'avvio da tempi di installazione non corrispondenti.
Utilizzo dell'interruttore DC o della funzione dim off sul convertitore DC/DC (se disponibile)
Accendere la funzione dim off solamente dopo che l'alimentazione in uscita si è stabilizzata, può evitare problemi di avvio. Normalmente il setup time dell'alimentatore LED a 230Vac è inferiore a 0,5 secondi. Scollegare manualmente l'alimentazione in ingresso o posticipare l'uscita del convertitore DC/DC per 0,5 secondi potrebbe evitare il problema di avvio.
Aumentare la corrente nominale di uscita dell'alimentatore CV
Quando la corrente di uscita è maggiore, è meno probabile che si verifichi il problema di blocco all'accensione. Per aumentare la corrente in uscita è sufficiente incrementare la potenza, ad esempio passando da un alimentatore Mean Well HLG-320H-24 a HLG-480H-24 o cambiando la tensione in uscita mantenendo la stessa potenza, ad esempio passando da HLG-320H-24 (13.34A) a HLG-320H-12 (22A), a condizione che la tensione selezionata sia nel range operativo del convertitore DC/DC.
Soluzione di alimentazione personalizzata
Alcuni alimentatori possono fornire una potenza di picco e alcuni alimentatori possono essere modificati con una protezione da sovracorrente più estesa così da coprire i requisiti di corrente di spunto. Dopo l'accensione, la potenza media dovrebbe comunque rientrare nella potenza nominale dell'alimentatore.
Riepilogo
Il problema di compatibilità tra alimentatore e convertitore è fortemente correlato ai requisiti e alle condizioni di sistema e come abbiamo visto le criticità maggiori sono collegate al range di lavoro del convertitore. Quando si verifica un problema di avvio della lampada a LED si consiglia di verificare le specifiche dei prodotti utilizzati o contattare il proprio referente commerciale.
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