ไฟ LED ไร้คนขับ

นักธุรกิจชาวอเมริกันผู้ยิ่งใหญ่และนักประดิษฐ์หลอดไฟ - โทมัสอัลวาเอดิสันเคยกล่าวไว้ว่า“ เราจะผลิตไฟฟ้าราคาถูกเพื่อให้คนรวยเท่านั้นที่จะเผาเทียนได้” ซึ่งแน่นอนว่าได้กลายมาเป็นอย่างนั้นในปัจจุบัน ตั้งแต่บ้านเล็ก ๆ ไปจนถึงถนนลาดยางไปจนถึงอุตสาหกรรมขนาดใหญ่เราสามารถสังเกตเห็นไฟ AC ที่ส่องสว่างสภาพแวดล้อมของเราหลังจากพระอาทิตย์ตกดิน ระบบแสงสว่างก่อนหน้านี้ใช้หลอดไฟประเภทต่างๆเช่นหลอดไส้หลอดไฟคอมแพคฟลูออเรสเซนต์ (CFL) เป็นต้น แต่ในปัจจุบันด้วยความก้าวหน้าของเทคโนโลยีไฟ LED หลอดไส้และหลอด CFL เหล่านี้จะถูกแทนที่ด้วยไฟ LED อย่างรวดเร็ว ตลาดหลอดไฟ LED ทั่วโลกมีการเติบโตอย่างต่อเนื่องโดยมีขนาดมูลค่า 45.57 พันล้านเหรียญสหรัฐในปี 2561

แม้ว่าจะทราบกันดีว่าหลอดไฟ LED มีประสิทธิภาพสูงกว่าหลอดไส้เกือบ 90% และมีอายุการใช้งานที่ดีกว่าหลอดไฟ AC อื่น ๆ แต่ก็ยังคงทนทุกข์ทรมานจากความพ่ายแพ้ครั้งหนึ่ง นั่นคือไฟ LED ขับเคลื่อนด้วยแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงแต่แหล่งจ่ายไฟหลักทั้งหมดของเราคือ AC สิ่งนี้ได้ผลักดันให้นักออกแบบใช้ส่วนประกอบเพิ่มเติมที่เรียกว่าไดรเวอร์ LEDซึ่งไม่มีอะไรนอกจากตัวแปลง AC เป็น DC ชนิดหนึ่ง ไดรเวอร์นี้จะแปลงไฟฟ้ากระแสสลับจากไฟเมนเป็นแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงที่เหมาะสมเพื่อจ่ายไฟให้กับไฟ LED แต่จากนั้นได้มีการแนะนำหลอดไฟ LED แบบไม่มีไดรเวอร์ AC ซึ่งสามารถเสียบเข้ากับไฟ AC ได้โดยตรงโดยไม่ต้องมีโมดูลไดรเวอร์ภายนอก ในบทความนี้เราจะเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับระบบ LED แบบไร้คนขับและวิวัฒนาการตามช่วงเวลา

ทำไมต้องใช้ระบบ LED Driverless

ปัญหาสำคัญเกี่ยวกับไดรเวอร์ LED แบบสลับ AC เป็น DCกำลังสูงแบบเดิมคือการสูญเสียพลังงานที่เกี่ยวข้อง ไดรเวอร์ LED AC แบบดั้งเดิมเหล่านี้ใช้โทโพโลยีและตัวต้านทานแบบสวิตชิ่งเพื่อควบคุมกระแสไฟ LED การสลับนี้ทำให้เกิดความร้อนซึ่งจะลดประสิทธิภาพของระบบ นอกจากนี้วงจรเพิ่มเติมนี้ยังนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของต้นทุนโดยรวมของหลอดไฟ นี่คือเหตุผลที่ในบทความก่อนหน้าของเราเราได้พูดถึงระบบไดรเวอร์ LED ราคาประหยัดและสร้างขึ้นเพื่อทดสอบประสิทธิภาพ

ปัญหาที่ยอดเยี่ยมอีกประการหนึ่งของไดรเวอร์ LED AC คือเอฟเฟกต์การกะพริบ ดังที่พวกเราส่วนใหญ่สังเกตเห็นว่าวงจรขับ LED แบบเก่ามีผลกะพริบ ในกรณีสูงสุดวงจรขับ AC LED แบบดั้งเดิมเหล่านี้จะใช้คลื่นครึ่งไซน์ที่ความถี่สองเท่าของสายไฟ นั่นหมายความว่าในสายไฟความถี่ 50 เฮิรตซ์จะทำให้เกิดการตวัดเกือบ 100 ครั้งที่สายตามนุษย์ตรวจพบได้และเป็นอันตราย สิ่งนี้ควรถูกกำจัด ดังนั้นจึงมีการนำเทคโนโลยีสมัยใหม่มาใช้ซึ่งใช้ส่วนประกอบแบบพาสซีฟเพียงไม่กี่ชิ้นแทนที่จะเป็นตัวแปลง AC เป็น DC แบบดั้งเดิมโดยใช้โทโพโลยีแบบสลับ

ไฟ LED AC แบบไม่มีคนขับ - กำลังทำงาน

ระบบ Driverless LED มีสิ่งที่เรียกว่าเป็นเครื่องยนต์ไฟ AC LED แต่เครื่องยนต์ไฟ LED AC คืออะไร? เครื่องยนต์โดยทั่วไปใช้ในการแปลงพลังงานรูปแบบหนึ่งไปเป็นอีกรูปแบบหนึ่ง ตัวอย่างเช่นเครื่องยนต์มอเตอร์ถูกใช้เพื่อเปลี่ยนความร้อนที่เกิดจากเชื้อเพลิงเป็นการเคลื่อนที่ของเพลา ในทำนองเดียวกันเครื่องยนต์ไฟ AC ไฟ LED ที่ใช้ในการแปลงพลังงานไฟฟ้าให้กับลูเมนของแสง

เครื่องยนต์ไฟ LED AC เป็นอุปกรณ์ติดตั้งเชิงกลหรือแผงวงจรที่มีชิป LED ติดตั้งอยู่ด้วยการเชื่อมต่อไฟฟ้า เป็นแหล่งกำเนิดแสงสำเร็จรูปที่สามารถติดตั้งเข้ากับเต้ารับ AC ได้อย่างง่ายดาย ช่วยให้หลอด LED ทำหน้าที่แทนหลอดไฟทั่วไปอื่น ๆ ได้โดยตรง

การพัฒนา AC LED นี้มีหลายขั้นตอน เริ่มต้นด้วยการเชื่อมต่อ LED มาตรฐานแบบอนุกรมเพื่อให้ตรงกับแรงดันไฟฟ้าไปข้างหน้ารวมกันของ LED กับแรงดันไฟฟ้าอินพุต AC สูงสุด ดูเหมือนเป็นความคิดที่ดีที่จะทำให้ไฟ LED เหล่านั้นสว่างขึ้นโดยไม่ต้องมีไดรเวอร์ แต่ก็ไม่ประสบความสำเร็จ การออกแบบนี้มีข้อเสียเปรียบที่สำคัญ AC เปลี่ยนขั้วจากบวกเป็นลบสำหรับทุกรอบและด้วยเหตุนี้ในทุกรอบบวก LED จึงเอนเอียงไปข้างหน้า (เปิดอยู่) แต่ในทุกรอบเชิงลบ LED จะได้รับความเอนเอียงแบบย้อนกลับซึ่งทำให้ พวกเขาปิด

ไฟ LED ไร้คนขับรุ่นแรก

แล้วทางออกคืออะไร? ในตอนนี้มีการเปิดตัวไฟ AC LED รุ่นแรกที่ไม่มีไดรเวอร์ซึ่งแต่ละส่วนของ LED จะถูกแทนที่ด้วยคู่ต่อต้านขนานเช่นเดียวกับภาพด้านล่าง

ในภาพด้านบน LED เชื่อมต่อในลักษณะต่อต้านขนาน ในทุกๆรอบบวกด้านหนึ่งของคู่จะเอนเอียงไปข้างหน้าและอีกด้านหนึ่งจะเอนเอียงย้อนกลับ แต่ในรอบลบสถานะจะเปลี่ยนไปและไฟ LED อีกดวงจะสว่างขึ้น กระแสที่นี่ถูก จำกัด โดยตัวต้านทานกำลังสูง R1 ตัวเดียว

ด้านบวกของวงจรคือประสิทธิภาพ ประสิทธิภาพสูงมาก รูปคลื่นกระแสและแรงดันไฟฟ้าในเฟสที่ผ่านวงจรจะสร้างตัวประกอบกำลังสูง แต่ถึงแม้จะมีด้านบวกดังกล่าวข้างต้น แต่เครื่องยนต์ไฟ LED รุ่นแรกที่ไม่มีคนขับก็ประสบความล้มเหลว เป็นเพราะดัชนีการกะพริบที่ไม่ดีและจำนวน LED สองเท่ามากกว่าที่ต้องการ มันสร้างเอฟเฟกต์แฟลชที่ดวงตามนุษย์ตรวจจับได้ง่ายและครึ่งหนึ่งของ LED ที่ใช้จะยังคงดับในช่วงเวลาใดเวลาหนึ่ง

ไฟ LED ไร้คนขับรุ่นที่สอง

จากข้อเสียเปรียบนี้จึงพัฒนาเครื่องยนต์ AC LED รุ่นที่สองแบบไม่มีคนขับ ในครั้งนี้มีเป้าหมายที่จะลดจำนวนการไฟ LED จะเป็นไปได้ก็ต่อเมื่อเปลี่ยน AC เป็น DC ดังนั้นไดโอดวงจรเรียงกระแสสะพานจึงรวมอยู่ในเครื่องยนต์ไฟ LED AC แบบไม่มีคนขับรุ่นที่สอง นอกเหนือจากไดโอดเรียงกระแสแล้วทุกอย่างในวงจรจะไม่เปลี่ยนแปลง

เช่นเดียวกับก่อนที่ตัวต้านทาน R1 จะควบคุมกระแส LED ตอนนี้แต่ละรอบทั้งด้านลบและด้านบวกกำลังผ่าน LED ทำให้ยังคงเปิดอยู่ในทั้งสองรอบ

ไฟ LED ไร้คนขับรุ่นที่สาม

รุ่นที่สามของเครื่องยนต์ AC LED แนะนำให้รู้จักกับเพิ่มประสิทธิภาพและจะได้รับดัชนีการสั่นไหวที่เพิ่มขึ้นตัวควบคุมการสลับถูกเพิ่มเข้ามาในวงจรซึ่งสามารถควบคุม LED แต่ละดวงได้ในระดับหนึ่งโดยที่แรงดันไฟฟ้าของสายไฟจะเหมือนกับแรงดันไฟ LED ฟังก์ชันขีด จำกัด ปัจจุบันยังมีอยู่ในตัวควบคุมการสลับแบบรวมและสามารถกำหนดค่าใหม่ได้โดยใช้ส่วนประกอบภายนอก วงจรดังกล่าวสามารถให้ประสิทธิภาพเกือบ 80% และดัชนีการกะพริบ. 30 ถึง 0.35

ไฟ LED ไร้คนขับรุ่นที่สี่

ในเครื่องยนต์ AC LED แบบไม่มีคนขับรุ่นที่ 4 ตัวควบคุมจะถูกตัดออกและใช้ส่วนประกอบแบบพาสซีฟเพื่อชดเชยกับต้นทุนการผลิต นอกจากนี้ประสิทธิภาพยังเหนือกว่าด้วยตัวประกอบกำลังที่สูงและดัชนีการกะพริบที่เพิ่มขึ้น

วงจรทำงานร่วมกับพัลส์กระแสอิสระสองพัลส์ซึ่งเป็นพัลส์กระแส จำกัด แบบ capacitively และพัลส์กระแส จำกัด ต้านทาน พัลส์กระแสเหล่านั้นจะถูกป้อนเข้าไปในสตริง LED ในลักษณะที่สตริง LED ได้รับสองพัลส์ปัจจุบันต่อครึ่งรอบของแรงดันไฟฟ้าของสาย ภาพด้านล่างนี้เป็นวงจรเครื่องยนต์ไฟ LED AC แบบไม่มีไดรเวอร์พลังงานต่ำรุ่นที่สี่

การทำงานของวงจรข้างต้นค่อนข้างน่าสนใจ ในช่วงครึ่งรอบแรกของอินพุต AC กระแสจะผ่านตัวต้านทาน R1 และในที่สุดก็ชาร์จตัวเก็บประจุ C1 และกลับไปที่ไดโอดวงจรเรียงกระแสสะพานผ่านสาย LED ที่สองโดยชาร์จตัวเก็บประจุ C2 และผ่านตัวต้านทาน R2 ในช่วงจุดสูงสุดเชิงลบตัวเก็บประจุ C4 จะปล่อย C1 และ C2 ตามลำดับและดันกระแสบนสตริงที่สอง ดังนั้นในแต่ละรอบกระแสไฟฟ้าที่จำเป็นในการทำให้สายไฟ LED สว่างขึ้นจะไม่ไหลผ่านตัวต้านทานทั้งหมด เกือบ 40-50% ของกระแสทั้งหมดผ่านตัวต้านทานซึ่งเพิ่มประสิทธิภาพได้ถึง 90% โดยการลดการกระจายความร้อน

รูปคลื่นอินพุตของ LED และแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับขาเข้าสามารถดูได้จากภาพด้านล่าง

กราฟด้านบนแสดงสามพล็อตซึ่ง ได้แก่ แรงดันไฟฟ้าขาเข้ากระแสไฟ LED ด้านซ้ายและสายไฟ LED ด้านขวาตลอดช่วงเวลา ในแรงดันไฟฟ้าสาย 230V สาย LED จะสว่างขึ้นสลับกัน เป็นการเปลี่ยนแปลงที่รวดเร็วมากในช่วง mili-second

ข้อดีของเทคโนโลยีไฟ LED แบบไม่มีคนขับ

1. ไฟ LED ที่ไม่มีคนขับเหล่านี้ผลิตได้ง่ายกว่า ค่าใช้จ่ายจะลดลงและต้องการการบำรุงรักษาต่ำมาก

2. เนื่องจากดัชนีการกะพริบที่ดีขึ้นจึงสามารถใช้กับไฟไฮเบย์ได้ นอกจากนี้สำนักงานห้องและภาคการศึกษายังใช้ไฟ AC LED แบบไม่มีคนขับ

3. เมื่อถอดไดรเวอร์ LED ออกจะเปิดใช้งานคุณสมบัติการปรับรูปร่างใหม่ ผลิตภัณฑ์ LED สามารถทำในรูปทรงและขนาดต่างๆ

4. การติดตั้งที่ง่ายและรวดเร็วเป็นอีกหนึ่งคุณสมบัติที่ยอดเยี่ยมของไฟ AC LED แบบไม่มีไดรเวอร์

ผู้ผลิตไฟ LED ไร้คนขับ

ไฟ LED AC แบบไม่มีคนขับขายดีเหมือนเค้กร้อนในปัจจุบัน ผู้ผลิตหลายรายกำลังผลิตเทคโนโลยี AC LED แบบไม่มีคนขับที่แตกต่างกัน จีนเป็นหนึ่งในซัพพลายเออร์ชั้นนำของไฟ LED AC แบบไม่มีคนขับ อย่างไรก็ตามไฟ LED ที่มีแรงดันไฟฟ้าไปข้างหน้าสูงมากพร้อม Lumen สูงยังได้รับการผลิตโดย บริษัท ต่างๆ ไฟ LED แรงดันสูงไปข้างหน้าให้จำนวนส่วนประกอบต่ำในระบบ AC LED แบบไม่มีคนขับ ผู้ผลิต LED AC แบบไม่มีไดรเวอร์ยอดนิยมในกลุ่มนี้ ได้แก่ Cree, LUMILEDS, SAMSUNG, NMB Technologies, Opulent เป็นต้น