Luzes led sem condutor

O Grande Empresário Americano e Inventor da Lâmpada - Thomas Alva Edison disse uma vez que “Faremos eletricidade tão barata que só os ricos acenderão velas”, o que certamente é o caso hoje. De pequenas casas a estradas pavimentadas e grandes indústrias, podemos notar as luzes AC iluminando nosso ambiente depois que o sol se põe. Os sistemas de iluminação anteriores empregavam diferentes tipos de lâmpadas, como lâmpadas incandescentes, lâmpadas fluorescentes compactas (CFL), etc., mas hoje com os avanços na tecnologia de luz LED, essas lâmpadas incandescentes e CFL estão sendo rapidamente substituídas por lâmpadas LED. O mercado global de iluminação LED teve um crescimento prolongado com um tamanho avaliado em US $ 45,57 bilhões em 2018.

Embora seja sabido que as lâmpadas LED têm quase 90% de eficiência do que as lâmpadas incandescentes e têm uma vida útil melhor do que outras lâmpadas CA, ainda sofre um revés. Ou seja, as luzes LED são acionadas por voltagem DC, mas toda a nossa fonte de alimentação é AC. Isso levou os designers a usar um componente adicional chamado driver de LED, que nada mais é do que um tipo de conversor CA para CC. Este driver converterá a energia CA da rede elétrica em uma tensão CC adequada para alimentar a luz LED. Mas, então, as lâmpadas LED sem driver AC foram introduzidas, as quais podem ser conectadas diretamente à rede elétrica CA sem nenhum módulo de driver externo. Neste artigo, aprenderemos mais sobre os sistemas de LED sem drivers e sua evolução ao longo do tempo.

Por que sistemas de LED sem driver?

O principal problema com os tradicionais drivers de LED de comutação de CA para CC de alta potência é a perda de energia associada a eles. Esses drivers AC LED tradicionais usam topologias de comutação e resistores para controlar a corrente do LED, essa comutação causa calor que reduz a eficiência do sistema. Além disso, este circuito adicional leva ao aumento do custo geral da lâmpada. É por isso que em nosso artigo anterior discutimos sobre um sistema de driver de LED de baixo custo e até construímos um para testar seu desempenho.

Outro problema terrível dos drivers AC LED é o efeito de oscilação. Como a maioria de nós notou, os antigos circuitos de driver de LED têm um efeito de cintilação. Em casos máximos, esses circuitos de driver de LED CA tradicionais usam meia onda senoidal com o dobro da frequência da linha de alimentação. Isso significa que, em uma linha de energia de frequência de 50 Hz, ele produz quase 100 movimentos que podem ser detectados pelo olho humano e é prejudicial. Isso deve ser eliminado. Assim, é introduzida uma tecnologia moderna que usa poucos componentes passivos em vez do tradicional conversor CA para CC usando topologias de comutação.

Luzes LED AC sem driver - Funcionando

O sistema de LED sem driver tem algo chamado de motor de luz AC LED. Mas, o que é um motor de luz LED AC? Um motor em geral é usado para converter uma forma de energia na outra. Por exemplo, um motor motor é usado para converter o calor produzido pelo combustível no movimento de um eixo. Da mesma forma, um motor de luz LED AC é usado para converter energia elétrica em lúmens de luz.

Um motor de luz LED AC é um acessório mecânico ou uma placa de circuito que contém chips de LED montados com todas as conexões elétricas. É uma forma de fonte de luz pronta que pode ser facilmente fixada em uma tomada CA. Ajuda as lâmpadas LED a atuarem como substitutos diretos de outras lâmpadas convencionais.

O desenvolvimento deste LED AC tem várias etapas. Tudo começou simplesmente conectando LEDs padrão em série para combinar a tensão direta combinada dos LEDs com a tensão CA máxima de entrada. Parece uma boa ideia acender esses LEDs sem nenhum driver, mas não deu certo. Este projeto tem uma grande desvantagem, AC muda sua polaridade de positivo para negativo para cada ciclo e, devido a isso, em cada ciclo positivo os LEDs são polarizados para frente (ligados), mas em cada ciclo negativo, os LEDs estão polarizados reversamente, o que torna eles desligam.

LEDs sem drivers de primeira geração

Então qual é a solução? Nessa época, foi introduzida a primeira geração de lâmpadas LED AC sem driver, nas quais cada segmento dos LEDs é substituído por um par antiparalelo, como na imagem abaixo.

Na imagem acima, os LEDs estão conectados de forma antiparalela. Em cada ciclo positivo, um lado dos pares é polarizado direto e o outro lado é polarizado reversamente, mas no ciclo negativo, os estados são alterados e os outros LEDs acendem. A corrente aqui é limitada por um único resistor de alta potência R1.

O lado positivo do circuito é a eficiência. A eficiência é muito alta. A corrente em fase e a forma de onda da tensão que passam pelo circuito criam um alto fator de potência. Mas, apesar do lado positivo mencionado acima, a primeira geração do motor de luz LED sem driver é um fracasso. É por causa do índice de Flicker pobre e do dobro do número de LEDs do que o necessário. Ele produz um efeito de flash que é facilmente detectável pelo olho humano e metade dos LEDs usados ​​permanecem apagados em determinados momentos.

LEDs sem driver de segunda geração

A partir desta desvantagem, os motores AC LED sem driver de segunda geração são desenvolvidos. Desta vez, o objetivo é diminuir a contagem de LEDs. Só é possível se o AC for transformado em DC. Portanto, um diodo retificador de ponte está incluído nos motores de luz AC LED sem driver de segunda geração. Exceto os diodos retificadores, tudo no circuito permanece inalterado.

Como antes, o resistor R1 está controlando a corrente do LED. Agora cada ciclo negativo e positivo está passando pelos LEDs fazendo com que eles permaneçam acesos durante os dois ciclos.

LEDs sem driver de terceira geração

A terceira geração de motores AC LED é introduzida para aumentar a eficiência e obter um índice de cintilação aprimorado. O controlador de comutação é adicionado ao circuito e pode controlar individualmente os LEDs até um determinado nível em que a tensão da linha de alimentação é igual à tensão do LED. A função de limite de corrente também está disponível no controlador de comutação integrado e pode ser reconfigurada usando componentes externos. Esse circuito poderia fornecer quase 80% de eficiência e índice de oscilação de 0,30 a 0,35.

LEDs sem driver de quarta geração

Nos motores LED AC de 4ª geração sem driver, o controlador é eliminado e os componentes passivos são usados ​​para compensar o custo de fabricação. Além disso, a eficiência é superior com um alto fator de potência e índice de oscilação aprimorado.

O circuito funciona com dois pulsos de corrente independentes, que são pulso de corrente limitado capacitivamente e pulso de corrente limitado resistivamente. Esses pulsos de corrente são alimentados na string de LED de forma que a string de LED receba dois pulsos de corrente por meio ciclo da tensão da linha. A imagem abaixo é um circuito de motor de luz de LED CA de baixa potência sem driver de quarta geração.

O funcionamento do circuito acima é bastante interessante. Durante o primeiro meio ciclo da entrada AC, a corrente passa pelo resistor R1 e, eventualmente, carrega o capacitor C1 e retorna ao diodo retificador de ponte através da segunda sequência de LEDs, carregando o capacitor C2 e através do resistor R2. Durante o pico negativo, o capacitor C4 descarrega C1 e C2 correspondentemente e empurra a corrente na segunda coluna. Portanto, em cada ciclo, a corrente necessária para acender as cadeias de LEDs não flui inteiramente pelos resistores. Quase 40-50% da corrente total passa pelos resistores, que aumentam a eficiência em até 90%, reduzindo a dissipação de calor.

A forma de onda de entrada dos LEDs e a tensão CA de entrada podem ser vistas na imagem abaixo.

O gráfico acima mostra três gráficos que são: Tensão de entrada, corrente da string do LED esquerdo e corrente da string do LED direito ao longo do tempo. Na tensão de rede 230 V, os fios de LED acendem alternadamente. É uma transição muito rápida na faixa dos milissegundos.

Vantagens da tecnologia de luz LED sem driver

1. Essas luzes LED sem driver são mais fáceis de fabricar. O custo é reduzido e requer muito pouca manutenção.

2. Devido ao índice de oscilação aprimorado, pode ser usado em luzes de alto brilho. Além disso, os setores de escritório, sala e educação estão usando luzes LED AC sem driver.

3. Com o driver de LED removido, ele ativa o recurso de remodelagem. Os produtos LED podem ser feitos em diferentes formas e tamanhos.

4. A instalação fácil e rápida é outro grande recurso das luzes LED AC sem driver.

Fabricante de luzes LED sem driver

A lâmpada LED AC sem driver é vendida como um bolo quente hoje. Diferentes fabricantes estão produzindo um tipo diferente de tecnologia LED AC sem driver. A China é um dos principais fornecedores de lâmpadas LED AC sem driver. No entanto, LEDs com voltagem direta muito alta com lúmen alto também estão sendo fabricados por várias empresas. LEDs de alta voltagem direta fornecem baixa contagem de componentes em sistema de LED AC sem driver. Os fabricantes populares de LED AC sem driver neste segmento são Cree, LUMILEDS, SAMSUNG, NMB Technologies, Opulent, etc.