LED sürücü güç kaynağının topoloji yapısı
AC-DC güç kaynağı kullanan LED aydınlatma uygulamalarında, güç dönüşümünün yapı modülü, diyotlar, anahtarlama transistörleri (FET'ler), indüktörler, kapasitörler ve dirençler gibi ilgili işlevleri yerine getiren ayrı bileşenleri içerirken darbe genişlik modülasyonu (pWM) düzenleyicileri içerir. Güç dönüşümünü kontrol etmek için kullanılır. Devreye genellikle eklenen transformatörlerle izole edilmiş AC-DC güç dönüşümü, Şekil 1'de gösterildiği gibi geri dönüş, ileri ve yarım köprü gibi topoloji yapılarını içerir. Geri dönüş topolojisi, gücün 1'den az olduğu orta ve düşük güçlü uygulamalar için standart seçimdir. 30W, yarım köprü yapısı ise daha yüksek enerji verimliliği/güç yoğunluğu sağlamak için en uygun olanıdır. İzolasyon yapısındaki transformatörün boyutu anahtarlama frekansıyla ilgilidir ve çoğu izolasyon tipi LED sürücüsü temel olarak "elektronik" transformatörleri kullanır.
DC-DC güç kaynağı kullanan LED aydınlatma uygulamalarında kullanılabilecek LED sürme yöntemleri; direnç tipi, doğrusal voltaj regülatörü ve anahtar voltaj regülatörüdür. Temel uygulama şeması Şekil 2'de gösterilmektedir. Direnç tipi sürücü modunda, LED'in ileri akımı, akım algılama direncinin LED ile seri olarak ayarlanmasıyla kontrol edilebilir. Bu sürücü modunun tasarımı kolaydır, maliyeti düşüktür ve elektromanyetik uyumluluk (EMC) sorunu yoktur. Dezavantajı ise voltaja bağlı olması, LED ekranlaması gerektirmesi ve enerji verimliliğinin düşük olmasıdır. Doğrusal voltaj regülatörlerinin tasarımı da kolaydır ve EMC sorunları yoktur. Ayrıca akım stabilizasyonunu ve aşırı akım korumasını (geri katlama) destekler ve harici akım ayar noktaları sağlar. Bununla birlikte, eksiklikleri arasında güç dağıtımı ve giriş voltajının her zaman ileri voltajdan daha yüksek olması ve düşük enerji verimliliğine ihtiyaç duyulması yer alır. Anahtar regülatörü, pWM kontrol modülü aracılığıyla anahtarın (FET) açılıp kapanmasını sürekli olarak kontrol eder, böylece akımın akışını kontrol eder.
Anahtarlamalı voltaj regülatörleri daha yüksek enerji verimliliğine sahiptir, voltajdan bağımsızdır ve parlaklığı kontrol edebilir. Bununla birlikte, eksiklikleri arasında nispeten yüksek maliyet, daha yüksek karmaşıklık ve elektromanyetik girişim (EMI) sorunları yer almaktadır. LEDDC-DC anahtarlama regülatörlerinin ortak topoloji yapıları arasında düşürücü, yükseltici, düşürücü yükseltici veya tek uçlu birincil indüktör dönüştürücüler (SEpIC'ler) bulunur. Tüm çalışma koşulları altında minimum giriş voltajı, LED dizisinin maksimum voltajından daha büyük olduğunda, 6 seri bağlı LED'i çalıştırmak için 24Vdc kullanılması gibi, kademeli bir yapı benimsenir; Aksine, tüm çalışma koşullarında maksimum giriş voltajı minimum çıkış voltajından düşük olduğunda, 6 seri bağlı LED'i sürmek için 12Vdc kullanılması gibi bir güçlendirme yapısı benimsenir; Giriş voltajı ile çıkış voltajı aralığı arasında bir örtüşme olduğunda, dört seri bağlı LED'i çalıştırmak için 12Vdc veya 12Vac kullanılması gibi bir kademeli yükseltme veya SEpIC yapısı kullanılabilir. Ancak bu yapı en az ideal maliyet ve enerji verimliliğine sahiptir.
LED'i doğrudan çalıştırmak için AC gücünün kullanılması da son yıllarda bazı ilerlemeler kaydetti. Bu yapıda, LED dizileri zıt yönlerde düzenlenmiş olup yarım döngüde çalışmaktadır ve LED yalnızca hat voltajı ileri voltajdan büyük olduğunda iletmektedir. Bu yapının AC-DC dönüşümünden kaynaklanan güç kaybının önlenmesi gibi avantajları vardır. Ancak bu yapıda LED düşük frekanslarda geçiş yaptığından insan gözü titreme olayını fark edebilir. Ayrıca bu tasarıma hat dalgalanmalarının veya geçici akımların etkisinden korunmak için LED koruma önlemlerinin eklenmesi gerekir.
