Giải pháp kiểm tra driver của đèn LED sử dụng tải điện tử DC Series 3341G của Prodigit

Hầu hết các nhà sản xuất thiết bị chiếu sáng đều đầu tư rất mạnh tay trong việc phát triển và sản xuất trình điều khiển Led với dòng không đổi để đáp ứng nhu cầu khổng lồ của thị trường. Nhờ việc giá thành đang ngày một trở nên phải chăng hơn, LED sẽ sớm thay thế hoàn toàn đèn sợi đốt và thúc đẩy sự mở rộng nhanh chóng của thị trường trong tương lai.

Trình điều khiển của LED luôn cung cấp đầu ra không đổi. Điện áp ra dựa trên điện áp tương ứng của LED Ud và trở kháng nối tiếp tương đương Rd. Không giống như nguồn thường, đầu ra của trình điều khiển phải là một mức điện áp cố định, cần thiết cho tải bóng LED để nhanh chóng mô phỏng, xác thực về hiệu suất và rút ngắn quá trình phát triển phát triển sản phẩm để sản phẩm sớm được tung ra thị trường.

Hãng Prodigit cho ra mắt Seris trình điều khiển làm mờ LED 3341G cho tải DC, bao gồm Model 3341G (300V, 24A, 300WJ, 3342G (500V, 12A, 300W), 3343G (500V, 24A, 300W), 33401G (500V, 6A, 150Wx2), trình điều khiển LED để kiểm tra và xác thực. Những nguồn tải này có thể mô phỏng tính năng thực của LED, dựa trên các thông số đầu vào của LED (như là điện áp ngưỡng Ud, trở kháng nối tiếp Rd, điện áp đầu vào Uo, v.v). Vì thế mà không cần kết nối LED vào với trình điều khiển. Trình điều khiển cũng cho phép thay đổi giá trị của LED nhằm mô phỏng các LED khác nhau trên một dây, thông số LED hoặc nhãn hiệu LED. Nguồn có khả năng kiểm soát tín hiệu LED bằng cách điều khiển độ sáng của led, trong đó bao gồm kiểm soát điện áp tương tự từ 0 tới 12V và 0 tới 12kHz, chu kỳ tín hiệu đầu ra từ 0 tới 100%, đồng thời là công cụ tốt nhất để kiểm tra và xác thực trình điều khiển LED

Tính năng:

- Phù hợp làm nguồn cho LED và nguồn đa năng

- Chế độ CC, CR, CV, CP, LED và Dynamic

- Mô phỏng điện áp thuận LED (Ud) và trở kháng (Rd)

- Chế độ Led có 6 dải, phù hợp với tất cả các loại LED mắc nối tiếp hay song song.

- Mức hồi đáp áp/dòng nhanh >100kHz, đáp ứng kiểm tra điều chế xung nhúng.

- Bộ kiểm soát tín hiệu nhúng tích hợp.

- Tích hợp relay kiểm tra ngắn mạch để kiểm soát điện áp, bảng dụng cụ ngắn mạch (relay ngắn mạch áp cao dòng cao).

- Áp dụng cho thân máy 330GF/33G2F/3305F/Quad/ đơn/ kép. 

- Điện áp tải LED lên tới 600V.

Trước hết, chúng ta cần xác định các tính chất tải của Led:

Hình 1 minh họa việc kiểm soát dòng để điều khiển led. Mạch Led gồm 2 phần, điện trở Rd mắc nối tiếp và điện áp nối tiếp ở hình 2. Đồ thị LED được biểu diễn ở hình 3. Khi điện áp đầu cuối của LED lớn hơn điện áp nối tiếp tương đương Ud, dòng điện đi qua LED được tính bằng Io = (U-Ud)/Rd đồng thời chính là điện trở tương đương.

Hình 1 LED và trình điều khiển	Hình 2 Mạch LED	Hình 3 Đồ thị mạch LED	Hình 4 LED trong thực tế

Dòng định mức của LED chiếu sáng thực tế là khoảng 350-700mA. Đối với LED công suất thì giá trị này có thể ở mức từ 1400-2800mAh. Điện áp thuận Ud thường ở mức 2,8 – 3,4V. Độ sáng của bóng LED sẽ tỷ lệ với cường độ dòng điện chạy qua bóng led đó. Quan sát hình 3, điện áp Ud sẽ khiến dòng điện và độ sáng của LED tăng lên, từ đó đèn không chỉ sáng hơn mà đồng thời còn tỏa nhiệt nhiều hơn theo tích: I x Rd.

Vì trình điều khiển Led luôn cấp dòng không đổi, nên điện áp đi qua 2 chân LED là: Vo = Vd + (IxRd). Điện áp ngưỡng Ud có hệ số nhiệt độ âm (khoảng -2mV/ nC), tức là điện áp Vd giảm khi nhiệt độ tăng, khiến cho Vo cũng giảm theo. Do tính chất về hệ số nhiệt độ của LED, nên trình điều khiển nguồn LED là nguồn chỉnh dòng chứ không phải là nguồn chỉnh áp nên không làm giảm tuổi thọ của LED.

Tham khảo thông số của NSX hoặc sử dụng dữ liệu kiểm tra thực của LED để biết giá trị và đặc điểm điện áp và điện trở LED thực. Với cách 2, thay đổi giá trị dòng điện chạy qua từng led và ghi lại điện áp tương ứng ở mỗi chân để lập biểu đồ dòng/ áp của LED.

Mặc dù sơ đồ mạch sử dụng kí hiệu bóng led, trên thực tế, do màu sắc LED khác nhau giữa các model của NSX, hoặc nhiệt độ làm việc khác nhau, v.v mà điện áp Ud và điện trở đèn Rd của LED cũng khác nhau. Chính vì thế mà có 3 đặc tính của led lần lượt là LED1, LED2, LED3, tương ứng với Vd1, Vd2, Vd3 và Rd1, Rd2, Rd3.

Điện áp Vd của Led giống nhau, nhưng điện trở Rd khác nhau (Rd3 > Rd2 > Rdl).	Điện áp Vd của Led khác nhau, nhưng điện trở Rd giống nhau (Vd3 > Vd2 > Vd1)	Cả điện áp Vd và điện trở Rd đều khác nhau (Vd3 > Vd2 > Vd1) và Rd1 > Rd2 > Rd3

Nếu độ sáng của led đơn phát ra không đủ thì có thể dùng LED công suất lớn hơn hoặc dùng nhiều LED mắc nối tiếp với nhau để tăng độ sáng. Những loại led này luôn có sẵn trên thị trường. Trong trường hợp này, bao nhiêu led được mắc nối tiếp thì điện áp Ud và điện trở Rd sẽ tăng bấy nhiêu lần. Hình số 4 tới 6 biểu diễn sơ đồ mạch điện tương ứng kèm theo đồ thị của nhiều cấu hình LED cũng như ứng dụng cụ thể của loại LED đó:

Hình 4: LED đơn

Mạch LED đơn

Đồ thị LED đơn

3 LED mắc nối tiếp

Hình 5: Mạch 3 LED nối tiếp

Mạch 3 LED

Đồ thị 3 LED nối tiếp

6 Led (3 bóng led nối tiếp thành 1 bộ, 2 bộ được mắc song song)

Hình 6 Mạch 6 LED nối tiếp và song song

Mạch 6 đèn LED

Đồ thị mạch 6 LED

Khi nhiều bóng Led được mắc nối tiếp với nhau, thì điện áp của trình điều khiển led cần phải cao hơn, để tránh bị áp cao (>60V). Đòi hỏi yêu cầu về cách điện và đảm bảo an toàn, việc các bóng led vừa được mắc song song và nối tiếp với nhau có thể cho ra độ sáng cao hơn mà không đòi hỏi điện áp cao hơn. ĐIện áp Ud sẽ tăng theo số led được mắc nối tiếp với nhau, còn điện trở Rd sinh ra do cấu hình mắc nối tiếp và song song. Hình 6 mô tả 2 dải led mắc song song, mỗi dải 3 led mắc nối tiếp, với sơ đồ mạch tương ứng và đồ thị biểu diễn.

 

Giải pháp mô đun tải giả điện tử LED 3341G/ 3342G / 3343G của Prodigit được thiết kế để mô phỏng led và có thể mô phỏng cấu hình Led từ led đơn tới nhiều led nối tiếp. Điện áp mắc nối tiếp có thể lên tới 500V. Người dùng cũng có thể mô phỏng hệ các led mắc song song với nhau. Dòng mắc song song tối đa có thể lên tới 24A với công suất đạt 300W. Bên cạnh đó, mô đun 33401G còn có 2 kênh tải 150W với 2 đèn hiển thị riêng biệt, thích hợp với công suất lên tới 150W. Điều này hỗ trợ việc kiểm tra 2 nguồn led đồng thời.

Đối với trình điều khiển led cho điện áp ra cao hơn 500V, thì có lựa chọn cao hơn ở mức 600V. Để biết thêm chi tiết người dùng hãy tham khảo trên website của Prodigit hoặc liên hệ với bộ phận bán hàng.

Mục dưới đây mô tả sự khác nhau giữa tải cho LED và tải điện tử đa năng.

Mục đích của trình điều khiển LED là chuyển đổi điện năng sang quang năng của LED để đáp ứng nhu cầu sử dụng của người dùng. Và LED chiếu sáng thì cũng có loại chuyên dụng và loại đa năng.

Một số trình điều khiển LED đặc biệt được cấu hình cho LED như E27, đèn cúp MR16, hoặc đèn T5/T8 và các loại thiết bị chiếu sang cỡ nhỏ. Những thiết bị này có hệ mạch giúp điêù khiển LED tích hợp với một lượng LED nhất định trong khi chúng vẫn được sản xuất thành hình dạng bóng đèn tiêu chuẩn. Nhìn chung về mặt cấu hình, trình điều khiển LED và đèn LED luôn có dòng đầu ra định mức, còn với công suất và điện áp thì sẽ là các khoảng đan xen. Điều này cho phép điều chỉnh số lượng bóng LED dùng để chiếu sáng trong môi trường. Chúng thông thường là những cụm LED công suất dùng trong công nghiệp hoặc thương mại.

Thông số đặc trưng của trình điều khiển LED 

Hình dưới đây minh họa kiểm tra tải thực LED và tải giả điện tử sử dụng máy kiểm tra tải giả LED ở chế độ CC, CR, CV; chế độ LED. Sự khác biệt giữa các tải LED (dải 10 led 3W/3.85V/700mA).

Chế độ tải	Ứng dụng	Cài đặt tham số tải	Đồ thị biểu diễn
CC	Kiểm tra điện áp của nguồn adapter, nguồn điện	Giá trị dòng một tải (dòng tải của nguồn)
CR	Kiểm tra điện áp hoặc dòng điện trong trường hợp quá dòng hoặc khởi động	Giá trị trở kháng một tải
CV	Kiểm tra nguồn dòng cho cục sạc	Giá trị điện áp một tải (dùng pin sạc)
CP	Kiểm tra độ xả của pin	Giá trị công suất một tải, dòng tải sẽ biến thiên  với điện áp của pin. Tự động thay đổi liên tục  tới giá trị công suất cố định
LED	Kiểm tra công suất điều khiển của trình điều khiển LED	Hai giá trị Vd và Rd của hai Led, mô phỏng LED

Mô tả các chế độ vận hành của tải điện tử

Chế độ CC tải điện tử; chỉ cần cài đặt một tham số cần thiết là điện áp tải. Do trình điều khiển LED luôn cho dòng đầu ra, nên tải không thể dùng ở chế độ CC (dòng không đổi).

Chế độ CR tải điện tử; chỉ cần cài đặt một tham số, cài đặt chế độ CR và R = Vo / lo, được dùng làm nguồn áp hoặc nguồn tải dòng, mặc dù chế độ CR có thể được dùng để kiểm tra trình điều khiển LED, nhưng mạch tương đương lại có đặc điểm khác với LED và mô phỏng LED sẽ không đạt được hiệu quả.

Chế độ CV tải điện tử, chỉ cần cài đặt một tham số. cài đặt chế độ CV và V = Vo được sử dụng làm nguồn dòng của tải, mặc dù chế độ CV có thể được dùng để kiểm tra trình điều khiển LED, nhưng mạch tương đương lại có đặc điểm khác với LED và mô phỏng LED sẽ không đạt được hiệu quả.

Chế độ LED: dùng trong mô phỏng sơ đồ mạch điện tương đương hình 2. Khi kết hợp hai chế độ CR và CV, chế độ LED của 3341G series thì cũng phải cài đặt đồng thời 2 tham số, lần lượt là Ud và Rd. Hình 14 biểu diễn đồ thị hình sóng của dòng điện và tải LED thực tế, tương tự như hình 13.

[%img url="https://emin.vn/web/image/622817?access_token=a0141e83-7fc4-4037-aecb-eaffe7b138b3" caption="Hình 14 mô tả đồ thị dạng sóng của điện áp Vo và dòng điện Io trên mẫu is 3341G tải điện tử cho LED, khi điện áp đầu ra đạt 25,6V, thì dòng Io bắt đầu tăng, và tương tự với mạch LED"%] 

Vì trình điều khiển LED đa năng có thể được dùng với nhiều loại led khác nhau, nên từng tham số của chế độ tải LED cũng phải được cài đặt riêng, bao gồm Vd, Rd, Vo, lo, v.v… Do trình điều khiển muốn mắc với LED cũng phải đi theo nhãn hiệu, thông số kỹ thuật, cấu hình mắc (nối tiếp hay song song), cùng các điều kiện khác để có tải khác nhau, nếu làm từng cái riêng lẻ sẽ đẩy chi phí kiểm tra lên; nên việc sử dụng tải điện tử cho LED để kiểm mô phỏng cấu hình các LED sẽ giúp tiết kiệm thời gian và chi phí.

Nguồn mô phỏng chế độ LED 3341G của Prodigit cung cấp 2 kiểu cài đặt để mô phỏng đèn LED trên thực tế. Việc cài đặt như vậy rật thuận tiện và giúp tiết kiệm thời gian và không phải xử lý nhiều trên máy tính. 

Thứ nhất: Vo, Vd. Rd (xem chi tiết bên phía bên trái)

Thứ hai: Vo. Vd, lo (xem chi tiết bên phía bên phải)

Màn hình Config và LED

Nhấn nút Config để vào chế độ Config, đèn sáng, Trên mà hình hiển thị cài đặt Rd và lo

Quan sát bên dưới

Cài đặt Vo. Vd. Rd. No trên máy 3341G

 

Như hình bên trên, trước hết chọn LED MODE, nhấn PRESS để cài đặt LED nối tiếp hoặc LED dải mắc song song (giá trị ban đầu là là 1, thông số đầu ra kỹ thuật của trình điều khiển LED đa năng được đặt ra ở giá trị Vo, và thường được đặt về 1)
Theo thông số của CREE LED, Vo = 25.000V sau đó nhấn PRESS để cài đặt Vd. Trên máy 3341G thì giá gị Vd được mặc định = 80% của Vo (VD: 20V), Thông số Vd của CREE LED là 90% của Vo, lúc này có thể cài đặt Vd tới 22.5V.
Nhấn PRESS để cài đặt Rd Cài đăt Rd = 16.666ohm theo công thức (Vo-Vd)/ Io
Nhấn LOAD để bắt đầu cấp nguồn sau khi đã nối các chân, sau đó cấp nguồn cho UUT (Chú ý: trình điều khiển LED là thiết bị cho dòng ra cố định, trình không thể khởi động nếu không có tải)

Đầu ra thực và cài đặt Vo Io

Máy tải chế độ LED 3341G yêu cầu cài đặt Vo, lo và Rd để có thể mô phỏng đồ thị đường cong như hình 3, nên nó không phải giá trị tải LED thực.

Mạch tải LED bao gồm 2 thông số chính Vd và Rd. Do trình điều khiển cấp Io được biểu diễn qua giá trị điện áp Vo = Vd + lo x Rd, nên dòng đầu ra thực tế và giá trị cài đặt sẽ bị lệch nhau. Giá trị tương đối của Vo sẽ không giống như trước. Dùng am-pe kế của nguồn 3341G hoặc dùng đèn LED mắc với am-pe kế sẽ cho thấy điều này.

Kiểm tra ngắn mạch trên trình điều khiển LED

[%text-img-same-line img-url="https://emin.vn/web/image/622170/led-test-en_10_img5.jpg?access_token=c3e7dbba-88fc-46a4-aab1-4572a0e5a894" img-align="left" img-width="50%"%]

Trình điều khiển LED cho dòng ra không đổi. Không giống như các nguồn áp khác cùng có chức năng tải ngắn mạch điện tử đa năng, đối với kiểm tra ngắn mạch, trở kháng của mạch tải không đủ thấp. Nên trong trường hợp ngắn mạch của trình điều khiển chức năng bảo vệ LED không có tác dụng.

[%end-text-img-same-line%]

[%text-img-same-line img-url="/web/image/624691" img-align="right" img-width="50%"%]

Để khắc phục điều này, nguồn tải cho LED 3341G được thiết kế riêng một đầu ra 12V và giao diện đầu ra có relay ngắn mạch nhằm kiểm soát điện áp ngắn mạch 12V. Nguồn đồng thời đi kèm bàn kiểm tra ngắn mạch. Bảng mạch có thể được lắp đặt theo relay ngắn mạch tải LED tương ứng, để có thể sử dụng cùng với nguồn 3341G, 3342G/3343G và 33401G.

Đầu ra ngắn mạch của nguồn tải LED 3341G được lắp ở mặt trước sẽ kích thích các bảng của relay. Sự kiểm soát ở điểm tiếp xúc của của relay sẽ khiến cho đầu ra của tải bị ngắn mạch. Điều này xảy ra trực tiếp trên đầu ra của trình điều khiển LED nhằm cung cấp trở kháng ngắn mạch cỡ vài miliOhm. Kiểm tra chức năng bảo vệ ngắn mạch cũng sử dụng giải pháp này để đảm bảo máy vận hành đúng cách.

[%end-text-img-same-line%]

[%text-img-same-line img-url="https://emin.vn/web/image/622221/led-test-en_11_img3.jpg?access_token=e74c55c6-f396-479e-8e2f-cf7f463e58e6" img-align="left" img-width="50%"%]

Nếu trình điều khiển LED có chức năng làm mờ, nguồn Prodigit có thể kiểm tra chức năng đó. Thiết bị làm mờ của trình điều khiển có thể được chia thành: điều chỉnh thông qua TRIAC và điều chỉnh thông qua điều chế xung/analog. 

[%end-text-img-same-line%]

Trong nguồn kiểm tra có sử dụng TRIAC làm mờ (hiện tại trên thị trường TRIAC làm mờ chủ yếu dùng cho đèn sợi đốt). TRIAC được dùng để điều chỉnh pha điện áp và từ đó thay đổi độ sáng của đèn sợi đốt. Khi TRIAC làm mờ được nối với nguồn, thì đầu ra của TRIAC nối với LED. Ta có thể được thay đổi pha điện áp qua TRIAC để điều chỉnh độ sáng của đèn LED.

Còn chế độ kiểm tra độ sáng thông qua điều chế xung/ tín hiệu tương tự là việc sử dụng một chuỗi các tín hiệu điều khiển đầu vào trên TRIAC của trình điều khiển LED nhằm điều chỉnh chu kỳ dòng đầu ra của trình điều khiển để, từ đó điều chỉnh độ sáng của LED, bài kiểm tra trình điều khiển LED đều phải có một chuỗi các tín hiệu điều khiển để điều chỉnh LED. Nguồn kiểm tra chế độ tải LED 3341G cung cấp một bộ tín hiệu TRIAC kiểm soát điện áp đầu ra tách biệt khỏi phần mô đun tải điện tử, điện áp tùy chỉnh từ 0 -12V, chu kỳ làm việc từ 1-99%, tần số DC ~ 1KHz, bằng việc sử dụng mô đun để đạt được chức năng mô phỏng tín hiệu điện áp tương tự 0-12V hoặc tín hiệu xung kỹ thuật số, tất cả những điều nêu trên đều có thể được điều chỉnh và điều khiển qua mô đun tải 3341G, vận hành rất tiện lợi, khi kiểm tra mức độ làm mờ của trình điều khiển, hay bộ điều khiển làm mờ tiêu chuẩn, người dùng không cần sử dụng máy phát tín hiệu vì TRIAC đã làm nhiệm vụ điều chỉnh tín hiệu.

Thông thường, tải điện tử không chuyên cho LED thường quá chậm để trình điều khiển có thể điều chỉnh dòng đầu ra. Do vậy mà không thể thực hiện kiểm tra chức năng làm mờ của trình điều khiển LED. Tải LED 3341G của Prodigit sở hữu khả năng xử lý đặc biệt với băng thông lên tới 100kHz (hoặc thậm chí cao hơn), với tốc độ phản hồi đủ để đáp ứng cho TRIAC làm mờ vận hành ổn định, và cấu hình lên tới 6 dải Ud và Rd, có thể mô phỏng đa dạng các kiểu led.

* DIM: Điều khiển Io bằng điều khiển điện áp tương tự.

Đầu ra DIM 10V

Đầu ra DIM 7V

Đầu ra DIM 5V

Upper Trace Analog VDIM Lower Trace LED Driver Io

*DIM: Điều chế xung Io bằng điều khiển điện áp tương tự

Đầu ra DIM 10V

Đầu ra DIM 7V

Đầu ra DIM 5V

Upper Trace Analog VDIM Lower Trace LED Driver Io

*DIM: Điều khiển Io qua điều chế xung

10V - 500Hz Duty 0.5

10V - 500Hz Duty 0.1

Upper Trace Analog VDIM Lower Trace LED Driver Io

Chức năng làm mờ bằng cách điều chế xung khiến cho điện áp và dòng điện đầu ra của trình điều khiển led trở nên đa dạng. Điều này có thể khiến thông số đo lường của nguồn tải 3341G không được ổn định. Tuy nhiên, nguồn tải điện tử 3341G được tích hợp cả vôn kế và ampe kế. Người dùng có thể cài đặt tùy ý thời gian đọc giá trị của đồng hồ từ 1, 2, 4, 8, 16, 32 đến 64 giây. Càng nhiều số liệu được chọn, thì giá trị sẽ càng ổn định, nhưng thời gian phản ứng cũng sẽ lâu hơn. Người dùng nên cài đặt giá trị trung bình để làm sao giá trị có thể ổn định và tốc độ phản ứng ở mức chấp nhận được.

Phía trên là phần mô tả chi tiết về tải LED 3341G dùng cho kiểm tra trình điều khiển LED. Bên cạnh đó, người dùng có thể tham khảo tài liệu chuyên môn của công ty chúng tôi để thảo luận về kiểm tra độ mờ LED, cũng như biết thêm về các thông tin kiểm tra. Đối với kiểm tra công suất cao, hãng Prodigit cung cấp hệ thống kiểm tra 6010 ATE. Đây là hệ thống kiểm tra linh hoạt, tốc độ cao, chất lượng cao, những hình bên dưới là mô tả chi tiết về cấu trúc phần cứng của hệ thống ATE 6010:

(chú ý: Cấu trúc này đi kèm với bàn kiểm tra 4*4, để đáp ứng cho dây chuyền sản xuất đòi hỏi nhanh chóng và rộng cho bốn sản phẩm cùng lúc.