Scegliere il driver LED dimmerabile giusto

Jul 27, 2023

I progetti di driver LED possono offrire prestazioni di regolazione dell'oscuramento senza sfarfallio e con avvio rapido, pur fornendo un fattore di potenza ed efficienza elevati, scrive Rich Miron

Le prestazioni di regolazione delle lampade LED nei dimmer legacy basati su TRIAC rappresentano una delle maggiori sfide per i progettisti dell'illuminazione LED. In molti casi, ciò provoca sfarfallio e un raggio di attenuazione ridotto rispetto alle lampadine a incandescenza.

Il problema è che i dimmer basati su TRIAC sono stati progettati per l'uso con lampade a incandescenza, che hanno carichi resistivi. Quando i LED iniziarono ad essere utilizzati con i dimmer, i requisiti di bassa corrente, insieme alla natura non resistiva dei dispositivi, causarono l'accensione e lo spegnimento intermittenti dei TRIAC, creando l'effetto di sfarfallio.

Poiché i LED e i driver LED hanno carichi non resistivi, la corrente richiesta è inferiore alla corrente di mantenimento del TRIAC nel dimmer. Corrente di mantenimento insufficiente quando il TRIAC si accende, causando sfarfallio e un intervallo di regolazione limitato.

"Questi dimmer TRIAC a parete sono stati progettati per funzionare con lampadine a incandescenza, che sono progettate per funzionare a livelli di potenza più elevati e sono resistive", ha affermato Rakesh Anumula, ingegnere applicativo presso Intersil. "Quando si passa dalle lampadine a incandescenza alle CFL o all'illuminazione a LED, il carico non è più resistivo, è induttivo o capacitivo, quindi il dimmer non si comporta allo stesso modo di una lampadina a incandescenza."

"Il risultato è uno sfarfallio quando il dimmer interagisce con l'ingresso dei driver LED", ha aggiunto Anumula. "Causano una sorta di risonanza, che fa sì che il TRIAC si accenda/spenga in modo intermittente, provocando uno scintillio della luce all'uscita che viene visto come sfarfallio."

Inoltre, poiché il carico ora è diverso, la caratteristica di attenuazione è leggermente diversa, quindi non c'è la stessa intensità luminosa o emissione luminosa, ha affermato Anumula.

Il problema è che il TRIAC necessita di una certa quantità di corrente di mantenimento e di corrente, che non è soddisfatta da una lampadina a LED, il che a sua volta significa che il TRIAC si accenderà e spegnerà in modo intermittente.

Per fornire la corrente di ritenuta e mantenimento, i produttori di circuiti integrati per driver LED stanno ora aggiungendo circuiti di spurgo e smorzamento ai loro progetti. Un circuito di spurgo (tipicamente un piccolo resistore con un condensatore di ingresso) fornisce la corrente di ritenuta e di mantenimento ed elimina la mancata accensione del TRIAC. Può essere implementato come spurgo passivo o attivo.

Uno spurgo passivo può essere utilizzato per lampadine LED a bassissimo consumo, ha affermato Anumula. Lo svantaggio di questa soluzione è che il progetto subirà un duro colpo in termini di efficienza perché il resistore è sempre acceso e perde potenza.

Una tecnica di progettazione utilizza un resistore e un condensatore, ma il resistore è acceso solo quando necessario. Il compromesso è che questa soluzione richiede un interruttore attivo per accendere e spegnere il resistore, ma offre una maggiore efficienza rispetto al design con spurgo passivo.

È inoltre necessario un circuito di smorzamento per garantire che il TRIAC non si accenda male. Utilizza un piccolo resistore in serie con la linea, che smorza la forma d'onda della corrente in ingresso in modo da non causare un picco di corrente in ingresso molto elevato.

Il circuito di smorzamento garantisce inoltre che il dimmer non si guasti quando è collegato a più lampade LED. Anumula ha affermato che un forte picco di corrente in ingresso nel dimmer con più LED collegati potrebbe superare la potenza nominale del TRIAC e causarne il guasto prematuro.

"Se si utilizza il circuito di smorzamento dopo il raddrizzatore a ponte, è possibile utilizzare un MOSFET per controllare quando il resistore è acceso o spento", ha affermato Anumula. "Se lo usi sul lato ingresso, prima del raddrizzatore a ponte, avrai bisogno di un raddrizzatore controller al silicio per assicurarti che il resistore sia nel circuito o sia fuori dal circuito."

I controller driver LED ISL1903 (vedere Figura 1) e ISL1904 di Intersil incorporano un circuito di mantenimento del dimmer (DHC). È una combinazione di un circuito di spurgo attivo e di smorzamento. Il circuito di spurgo attivo utilizza un mosfet, un diodo, un resistore e un condensatore per fornire una certa quantità di corrente di mantenimento e di mantenimento.

L'ISL1903 supporta topologie di convertitori buck inclusi convertitori forward isolati e convertitori buck di ritorno sorgente non isolati, mentre ISL1904 supporta topologie di convertitori boost e convertitori flyback isolati.