أخبار التكنولوجيا

إضاءة LED: مناقشة حول محركات LED وخيارات الإضاءة الذكية


أصبحت إضاءة LED تقنية سائدة للتطبيقات المنزلية والتجارية والصناعية. تشمل بعض المزايا الكفاءة العالية ، والعمر الطويل مع الصيانة السهلة ، وعدم وجود الزئبق أو الأشعة فوق البنفسجية الضارة ، والقدرة على التعتيم مع مؤشر تجسيد اللون الجيد ، وانخفاض EMI. في هذه المقالة ، سوف نسلط الضوء على بعض العروض المقدمة من Infineon في برامج تشغيل LED والتحكم الذكي في إضاءة LED.

الشكل 1: مساحة تطبيق LED الرئيسية من Infineon (حقوق الطبع والنشر © Infineon Technologies. تمت طباعتها بإذن)

كما هو مبين في الشكل 1 ، يمكن أن تكون مساحة تطبيق LED متنوعة ، من الإضاءة المنزلية إلى إضاءة الشوارع التجارية واللافتات والتطبيقات البستانية في الزراعة الحضرية. تعد حلول الإضاءة الذكية لجميع مجالات التطبيق هذه اتجاهًا ناشئًا. ستناقش هذه المقالة بعض حلول أشباه الموصلات التي تقدمها Infineon لسائقي LED والتحكم الذكي في الإضاءة.

مشغلات LED

يوفر محرك LED تيارًا ثابتًا لمحركات إضاءة LED. يمكن استخدام العديد من الهياكل لتحويل الطاقة. تشتمل طبولوجيا flyback أحادية المرحلة على تصحيح عامل القدرة (PFC) ويمكن أن يكون لها تموج تيار ناتج بنسبة +/- 30٪ ، مما يؤثر على جودة الضوء. لتحسين جودة الإضاءة ، أصبحت الأنظمة ذات المرحلتين أكثر انتشارًا. في هذه المرحلة PFC ومحول DC-DC منفصلان. يمكن لمرحلة PFC المخصصة تحسين التشوه التوافقي الكلي (THD). يمكن استخدام محولات DC-DC المختلفة مع محولات الرنين ذات التبديل الناعم LLC / LCC التي توفر كفاءة محسنة. توفر طبولوجيا LCC أيضًا نطاق جهد خرج أوسع (12-48 فولت). يمكن أن يعتمد تصنيف آخر على ما إذا كان السائق معزولًا أو مفضلًا لأسباب تتعلق بالسلامة أو غير معزول والذي يمكن استخدامه في بعض التطبيقات الداخلية منخفضة الطاقة. يتم استخدام محول باك ثانوي بشكل شائع في حالة الطوبولوجيا المعزولة. يوضح الشكل 2 بعض عروض الطوبولوجيا / المنتجات من Infineon.

الشكل 2: هيكل ومنتجات محركات Infineon LED (حقوق الطبع والنشر © Infineon Technologies. مطبوعة بإذن).
الشكل 2: هيكل ومنتجات محركات Infineon LED (حقوق الطبع والنشر © Infineon Technologies. مطبوعة بإذن)

دعونا نلقي نظرة على اثنين من هذه المنتجات بمزيد من التفصيل.

سلسلة ICL88xx محول flyback أحادي المرحلة

ICL88xx عبارة عن عائلة من وحدات تحكم flyback LED أحادية المرحلة والتي يمكن استخدامها للمرحلة الأولية لتوفير خرج جهد ثابت وحلول إضاءة منخفضة التكلفة وفعالة من حيث التكلفة مع الكفاءة المثلى.

الشكل 3: مثال على استخدام برنامج تشغيل LED ICL88xx LED (حقوق الطبع والنشر © Infineon Technologies. مطبوعة بإذن).
الشكل 3: مثال على استخدام برنامج تشغيل LED ICL88xx LED (حقوق الطبع والنشر © Infineon Technologies. مطبوعة بإذن)

يوضح الشكل 3 مثالاً على طريقة التنظيم الجانبي الثانوي (SSR) باستخدام optocoupler مع دائرة بدء تشغيل اختيارية. يوفر ICL88xx PF> 0.9 و THD <10٪ عبر نطاق تحميل واسع يصل إلى 125 واط ، مع أوضاع توصيل شبه رنين أو غير متصلة. يتميز ICL8810 بوضع الاندفاع النشط (ABM) لضمان الطاقة الاحتياطية المنخفضة التي تبلغ <100 ميجاوات. يشتمل ICL8820 على وظيفة اهتزاز تتيح التوافق مع EMI في تشغيل التيار المستمر وهي مفيدة في إضاءة الطوارئ.

ICL5102 PFC وجهاز تحكم الرنين نصف الجسر ذو المرحلتين

ICL5102 عبارة عن جهاز تحكم متعدد المراحل (التوصيل الحرج والتوصيل غير المستمر) PFC وجسر الرنين نصف الجسر (HB) المكون من مرحلتين. يسمح فصل PFC عن تنظيم الإخراج بانخفاض THD (أقل من 5٪) وكفاءة عالية للنظام (تصل إلى 94٪). تشمل التطبيقات الإضاءة التجارية والصناعية حتى 250 وات. يمكن تحقيق تردد تحويل HB بحد أقصى 500 كيلو هرتز باستخدام محول الحالة الصلبة عديم النوى الخاص بشركة Infineon. يمكن تحقيق تشغيل مستمر عالي التردد باستخدام تقنية المحولات عديمة النواة دون تسخين IC. يسمح تردد التحويل العالي بتقليل تكلفة النظام وتصغيرها عن طريق تقليل حجم المكونات السلبية. يوفر الجزء تعتيمًا تناظريًا بنسبة 1 في المائة دون الدخول في وضع الاندفاع ، مما يضمن جودة إضاءة جيدة عبر نطاق الإخراج. يوضح الشكل 4 مثالاً لمنحنيات التعتيم والكفاءة التي تم الحصول عليها بتصميم 130 واط بناءً على ICL5102.

الشكل 4: مثال على التعتيم والكفاءة مع ICL5102 عند VLED = 76 فولت (حقوق الطبع والنشر © Infineon Technologies. تمت طباعتها بإذن).
الشكل 4: مثال على التعتيم والكفاءة باستخدام ICL5102 في V.قاد = 76 فولت (حقوق الطبع والنشر © Infineon Technologies. تمت طباعتها بإذن)

يمكن لمتغير الجهد العالي ICL5102HV التعامل مع 980 فولت كحد أقصى لمحرك HB وهو مناسب لتطبيقات الإضاءة البستانية حيث يمكن أن يصل جهد التيار الكهربائي إلى 530 فولتRMS. تتضمن العائلة العديد من ميزات الحماية.

ميزات الإضاءة الذكية

لنناقش الآن بعض الميزات التي يمكن استخدامها لتحقيق الإضاءة الذكية.

اتصال المجال القريب (NFC) لضبط خرج ضوء LED

تقليديًا ، يتم التحكم في خرج ضوء LED من خلال المقاوم الإضافي الذي يغير التيار Iتعيين يقود وحدة LED. كما هو مبين في الشكل 5 (أ) ، هذا التيار أناتعيين غير قابل للتعديل أو شكلي بحرية. يجب على مُثبِّت LED الذي يدمج وحدة / وحدة الإنارة ومشغل LED مراعاة الإعدادات التي تلبي المستخدم النهائي على أساس كل حالة على حدة. يمكن لـ NFC تقليل التكلفة الإجمالية للملكية وتحسين الكفاءة من خلال إعداد إعداد قابل للتكوين بواسطة السائق / الشركة المصنعة لـ NFC وفقًا لطلب العميل ، مع إجراء معايرة سطوع للمستخدم النهائي وفقًا لمتطلبات العميل.

منتج Infineon NLM0011 عبارة عن شريحة NFC مع وظيفة إخراج تجويف ثابت (CLO) مدمجة يتم تنفيذها كجهاز حالة ، والذي يحتاج عادةً إلى متحكم دقيق للتنفيذ مع جهود تطوير البرامج الثابتة المقابلة. كما هو موضح في الشكل 5 (ب) ، يمكن معايرة وظيفة CLO للتعويض عن التدهور على مدى عمر وحدة LED.

الشكل 5 (أ): مزايا NFC لضبط سطوع LED (حقوق الطبع والنشر © Infineon Technologies. مطبوعة بإذن).
الشكل 5 (أ): مزايا NFC لضبط سطوع LED (حقوق الطبع والنشر © Infineon Technologies. طبع بإذن)
الشكل 5 (ب): تنفيذ CLO باستخدام شريحة NLM0011 NFC (حقوق الطبع والنشر © Infineon Technologies. تمت طباعتها بإذن).
الشكل 5 (ب): تنفيذ CLO باستخدام شريحة NLM0011 NFC (حقوق الطبع والنشر © Infineon Technologies. تمت طباعتها بإذن)

الاستشعار عن الوجود / الإشغال

غالبًا ما تكون غرف الاجتماعات غير مستخدمة أو مستخدمة جزئيًا فقط في إعداد مساحة العمل. تعد المستودعات مثالاً آخر حيث يمكن أن يؤدي استشعار الإشغال إلى توفير طاقة الإضاءة بنسبة تزيد عن 50٪. يمكن أن يتم استشعار الإشغال من خلال الأشعة تحت الحمراء السلبية (PIR) أو استشعار الرادار. يوضح الشكل 6 مقارنة أساسية بين هذين النهجين. يوفر الرادار ، على الرغم من كونه أكثر تكلفة ، العديد من المزايا بما في ذلك منطقة تغطية أوسع. علاوة على ذلك ، يمكن تصميمه في وحدة الإنارة ولا يحتوي على حساسية للغبار أو الحرارة أو الضباب.

Infineon لديها شبكة شركاء عالمية لوحدات الرادار التي يمكن استخدامها في الإضاءة الذكية ، وبعض الأمثلة على ذلك تشمل Novelic و RF Beam.

الشكل 6: مقارنة PIR واستشعار إشغال الرادار (حقوق الطبع والنشر © Infineon Technologies. طبع بإذن).
الشكل 6: مقارنة PIR واستشعار إشغال الرادار (حقوق الطبع والنشر © Infineon Technologies. طبع بإذن)

بعض خيارات الاتصال

دالي

واجهة الإضاءة الرقمية القابلة للعنونة (DALI) هي بروتوكول اتصال ثنائي الاتجاه بموجب IEC62386 يتكون من وحدة تحكم متصلة بشبكة من برامج تشغيل LED ومصابيح LED القابلة للتعتيم ، والتي تسمى معًا وحدات الإنارة. يتم تخصيص عنوان فريد لكل وحدة إنارة ويمكن لوحدة التحكم التحكم في وظائف التشغيل / الإيقاف والتعتيم. يمكن للمصباح بدوره توصيل حالات الخطأ إلى وحدة التحكم. تعتبر أسلاك DALI بسيطة ، وتوفر إمكانية إعادة تشكيل سهلة وقابلة للتخصيص ، وتستخدم بشكل أساسي في تطبيقات الإضاءة التجارية.

شبكة بلوتوث

توفر شبكة Bluetooth المتداخلة مزايا التحجيم غير المحدود والمرونة العالية. تجعل مسارات الاتصال العديدة الشبكة قوية. الميزة الرئيسية للبلوتوث هي عدم الحاجة إلى الأسلاك. يتم اعتماد بروتوكول Bluetooth LE على نطاق واسع ويوفر العديد من موارد تطوير الأجهزة والبرامج. يمكن لشبكة Bluetooth الاتصال بجهاز بوابة Wi-Fi للاتصال السحابي. تشمل حلول Infineon خط CYBT لوحدات Bluetooth ووحدات CYWxxxxx Wi-Fi أو Wi-Fi + Bluetooth.

موضوع

تختلف بروتوكولات اتصال إنترنت الأشياء المختلفة مثل Wi-Fi و ZigBee و BLE وما إلى ذلك اختلافًا جوهريًا ولا يمكنها الاتصال ببعضها البعض بشكل مباشر. لمعالجة هذا الأمر ، أنشأت مجموعة صناعية واسعة طبقة تطبيق عالية المستوى تسمى Matter ، بهدف توفير اتصال متعدد البروتوكولات. المسألة مفتوحة المصدر. يمكن أن توفر المنتجات المعتمدة من المواد مزايا قابلية التشغيل البيني ليس فقط في الإضاءة ولكن عبر مجموعة من التطبيقات المطلوبة في المنزل الذكي مثل أجهزة الاستشعار الأمنية ومراقبة الأجهزة الذكية والكاميرات وما إلى ذلك.

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *