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LED - importanza della qualità della corrente di alimentazione
Spesso si fanno investimenti importanti sulla selezione dei LED, purtroppo molto meno spesso la stessa cura viene posta
nella scelta dei sistemi di alimentazione, con la certezza di vanificare l’investimento sui LED.
Purtroppo, si parla molto poco della qualità dell’alimentazione con cui si gestiscono i LED, però basti pensare ad alcuni
fenomeni che incidono fortemente su prestazioni e vita per capire come la parte di gestione meriti un attenta considerazione.
È noto come la corrente influisca su prestazioni ottiche, termiche e durata, pertanto merita una analisi più attenta la qualità
della corrente di pilotaggio, difatti, vi sono degli elementi “comuni” che caratterizzano un alimentatore: stabilità, ripple,
sovracorrenti, etc.
Di seguito analizzeremo alcune di tali caratteristiche.
Stabilità
È nota l’importanza di pilotare i LED in corrente costante, pertanto, è altrettanto fondamentale che la corrente sia
indipendente da fattori esterni ambientali o elettrici: temperatura, carico, tensione e frequenza di rete, etc.
Difatti, per garantire un prodotto di qualità, si deve assicurare che questo si comporti sempre nello stesso modo:

non deve risentire delle variazioni “ambientali”

più prodotti dello stesso tipo non devono differire tra loro per prestazioni
Quindi, concetti come indipendenza da fattori ambientali e ripetibilità sulla serie devono essere condizioni che si devono
estendere a tutti gli elementi che costituiscono il corpo luminoso.
Chiariamo questo concetto con un esempio pratico.
Quando si acquista una lampada con determinate caratteristiche di flusso e cromaticità, ci si aspetta che:

le “prestazioni ottiche” non subiscano variazioni anche cambiando le condizioni “ambientali” (ad esempio variazioni
di tensione di ingresso e temperatura)

per piccole installazioni (due tre lampade) o per grandi sistemi (un ufficio o un capannone che adottata lo steso
corpo illuminante) non ci siano differenze sensibili di flusso e cromaticità tra le varie lampade.
Questo è possibile anche con la scelta di un sistema di alimentazione appropriato che sia in grado di garantire target molto
stringenti su:

sostanziale indipendenza della corrente di uscita rispetto ai normali fattori di influenza (tensione di ingresso, carico,
temperatura, etc)

garanzia di ripetibilità della corrente di uscita sui lotti di produzione (un percentuale di variazione massima e
garantita rispetto al dato di targa sul lotto e/o sull’intera produzione).
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Technical Documents / LED – importanza della qualità della corrente – rev 01
Le informazioni riportate sono a puro scopo indicativo e non intendono rappresentare i prodotti.
MT lights declina ogni responsabilità se le informazioni riportate sono utilizzate a scopo progettuale o qualsiasi altro scopo.
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Ripple di corrente
Nella nota tecnica “LED – corrente e prestazioni ottiche” abbiamo appreso dell’importanza di pilotare il led in corrente
costante per motivi di prestazione ottica (flusso luminoso - lunghezza d’onda/temperatura di colore), termica e durata del
componente.
Riguardo a come pilotare in corrente un LED, vi è da fare un ulteriore approfondimento: il ripple di corrente.
Innanzitutto definiamo cosa è il ripple di corrente: è una variazione periodica picco-picco della forma d'onda di corrente in
uscita dall’alimentatore, corrispondente alla componente AC (segnale a 120Hz) della corrente DC, che ha origine dalla forma
d'onda alternata della rete elettrica (rettificata e non filtrata).
In generale si parla molto poco del ripple di corrente e dei suoi effetti, sia da parte dei costruttori di led sia da parte dei
costruttori di alimentatori.
Abbiamo sempre parlato di corrente di forward (If), quindi della corrente che attraversa il led, ma si dovrebbe specificare che
si tratta di una corrente media. Difatti, nella totalità dei sistemi di alimentazione in corrente continua l’output è la risultante di
diverse componenti. Una componente fondamentale è il ripple, vale a dire la fluttuazione del valore nel tempo, ovvero la
componente AC della corrente di uscita.
Seppur poco o mai trattato, il ripple di corrente più basso possibile è importante quanto le stesse If e Vf.
Governare il ripple di corrente significa avere il controllo del picco di corrente che attraversa il led, che a sua volta com porta
cambiamenti anche su flusso luminoso e cromaticità.
Di più, gestire il ripple significa anche non stressare inutilmente il led.
Si è detto che la relazione flusso luminoso vs corrente è assimilabile ad una funzione lineare, però entro certi termini. Difatti,
oltre un certo punto, ad un incremento della corrente If non corrisponde più un aumento del flusso luminoso, che raggiunge il
suo apice e non viene superato, bensì ad un drammatico incremento del calore sviluppato dal led.
Inoltre, valori elevati di corrente di ripple costringe il LED a trascorrere metà del tempo con una forte corrente di picco,
facendo lavorare il LED in una regione della curva del rapporto lm/W (efficacia) dove questa è minore. Difatti, questo è il
motivo per cui nella pratica spessissimo non si trova lo stesso dato teorico lm/W presente nei datasheet.
Per esempio, potendo pilotare due LED identici, il primo con una fonte pura di corrente costante priva di ripple (DC) ed il
secondo con una fonte di corrente media uguale alla precedente ma con ripple elevato, potremmo verificare delle prestazioni
ottiche differenti, anche in termini di flusso.
Inoltre, se si potesse aumentare la corrente in modo indiscriminato, ad un certo punto potremmo verificare che la corrente
non serve più ad aumentare il flusso ma solo a generare calore.
Il LED quando attraversato dalla corrente “media” emette luce, ma la componente di ripple porta il LED a lavorare parte del
suo tempo con una corrente di picco. Maggiore è il ripple e maggiore è il fenomeno, difatti, nel periodo di picco il LED si trova
a lavorare in una condizione particolare della curva flusso/corrente dove il rendimento lm/W si abbassa drasticamente.
In pratica, si prenda il caso di un LED alimentato con corrente costante di 300 mA con relativo output luminoso di 120 lumen .
Nella realtà, quando viene alimentato con una corrente che oscilla tra un minimo di 200 mA ed un massimo di 400 mA,
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l'output luminoso oscillerà tra 60-180 lumen . La media emessa è solo 100lm in quanto il rapporto lm/W nel punto di gestione
oltre i 300mA è sensibilmente inferiore; al netto della ulteriore perdita di efficienza dovuta alla non linearità della stessa.
Infine, è noto che una maggiore densità di corrente sulla giunzione dei LED abbassa i fattori che garantiscono il
mantenimento del flusso luminoso nel tempo (i famosi LM70, LM80…).
Ovviamente, tutto dipende dal valore di ripple e dai dati caratteristici del LED.
Purtroppo questa analisi spesso è pregiudicata dalla carenza di dati reperibili sui sistemi di alimentazione.
Inoltre, vi è da osservare che alcune case costruttrici di sistemi di alimentazione classificano come corrente di ripple le
variazioni di corrente AC in generale, includendo anche le componenti non derivate dalla rete elettrica, bensì dallo stesso
principio di funzionamento dell’alimentatore: vedi i BUCK. Infatti, tali sistemi per il loro corretto funzionamento, forniscono al
LED una corrente tipicamente di forma triangolare a frequenza elevata.
Anche in questo caso parliamo di corrente media, però, la componente AC che attraversa il LED è maggiormente insidiosa in
quanto aggiunge delle perdite di switching sul LED (vale a dire generano calore), che fanno diminuire il rapporto lm/W e la vita
del prodotto.
Stress elettrici - EOS
Il LED come noto è un dispositivo alquanto sensibile riguardo ad alcuni fattori esterni.
In questa sezione ci soffermeremo sulla disamina di alcuni di essi che in generale vengono chiamati stress Elettrici (EOS) e su
come sia possibile evitarli dotando il sistema di alimentazione e/o il modulo LED di opportuni accorgimenti.
In generale, tali stress elettrici sono causati da fattori ambientali esterni (disturbi radio indotti, ESD, etc) o da fattori interni al
sistema di alimentazione (ripple, sovratensioni, sovracorrenti, etc).
Se ci soffermiamo su quelli interni al sistema di alimentazione vediamo come anche in questo caso è di fondamentale
importanza la qualità del sistema di alimentazione stesso.
Difatti, come segnalato da alcuni costruttori di LED, certi fenomeni sono deleteri per il mantenimento delle prestazioni se non
addirittura pregiudicare la vita dei LED stessi.
Del ripple abbiamo già visto, e non a caso un fenomeno spesso citato nei datasheet dei costruttori di LED è quello delle
sovracorrenti e/o sovratensioni di alimentazione.
Normalmente, quando si accende l’alimentatore sull’uscita si presenta il fenomeno transitorio della sovracorrente (e/o
sovratensione), vale a dire che per un breve istante di tempo la corrente in uscita eccede sensibilmente il dato di targa per poi
portarsi entro un certo lasso di tempo al valore stabilizzato.
Come già detto largamente per il ripple, la sovracorrente è deleteria per i LED in quanto, con il tempo, porta ad un precoce
deterioramento o danneggiamento di alcune parti del LED (bond e chip).
Un accurato sistema di controllo di tali fenomeni è importante per alimentare correttamente i LED.
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