Sind LEDs in modernen Straßenlaternen normalerweise gepulst? Wenn ja, ungefähr welche Frequenz?

Ich kann mir einige Gründe vorstellen, warum moderne LED-Straßenlaternen wahrscheinlich gepulst werden;

• Eine effiziente Spannungsumwandlung ausgehend von der Netzspannung würde wahrscheinlich einen Wechselstrom- oder Schaltschritt von mehr als 60 Hz umfassen.
• Der Betrieb von LEDs mit dem höchsten Wirkungsgrad erfolgt häufig bei einem Strom, der größer ist, als er aufgrund von Heizproblemen kontinuierlich aufrechterhalten werden kann.
• Die Umstellung auf Gleichstrom ( Bearbeiten: bei Netzfrequenz 50/60 Hz) würde zusätzliche Komponenten erfordern, die ausfallen könnten, und hätte keinen Vorteil, der den Betrieb mit verringertem Wirkungsgrad ausgleichen würde.

In Wikipedia gibt es einen kurzen Abschnitt über den gepulsten LED-Betrieb, der jedoch nur das Konzept vorstellt, ohne darauf einzugehen, wie weit verbreitet der gepulste Betrieb auf dem Gebiet ist.

Solange die Frequenz so hoch war, dass keine Flimmerwahrnehmung möglich war, scheinen mir LED-Straßenlaternen gepulst zu werden - oder zumindest die blauen LEDs, mit denen der Leuchtstoff angeregt wird. Der Leuchtstoff könnte eine ausreichend lange Halbwertszeit haben, um den größten Teil des Spektrums des resultierenden emittierten Lichts stabil zu halten, selbst wenn die LEDs gepulst wären.

Da einige Weißlicht-LEDs viel stärker vom primären blauen Licht der LED abhängen als andere, werde ich meine Frage hauptsächlich nach den LEDs selbst und nicht nach dem emittierten Licht stellen.

Sind LEDs in modernen Straßenlaternen normalerweise gepulst? Wenn ja, ungefähr welche Frequenz? 100 Hz, 1 kHz, 10 kHz? Während es in einigen Regionen erhebliche Unterschiede geben könnte, würde ich in Regionen, in denen Städte eine weit verbreitete Umwandlung von Gas (Quecksilber, Natrium) in LED durchführen, einige Gemeinsamkeiten oder allgemeine Trends / Konvergenz im Design erwarten.

Sie gehen fälschlicherweise davon aus, dass die Wirksamkeit mit einem höheren Leistungsniveau steigt. Das Gegenteil ist der Fall. Bei allen sinnvollen Leistungsstufen nimmt die Wirksamkeit ab, wenn Sie den Strom erhöhen.

PWM wird verwendet, weil es sehr einfach zu implementieren ist. Wenn Sie Ihren Strom auf das Maximum einstellen, das Sie verwenden möchten, können Sie die lineare Helligkeit steuern, indem Sie einfach den Arbeitszyklus anpassen. Das Einstellen des Stroms hat eine nichtlineare Reaktion, die eine Kalibrierungstabelle erfordert, wenn die absolute Genauigkeit wichtig ist (dies ist häufig nicht der Fall).

Wie Sie an dieser 1-W-Kurve mit weißem LED-Lumen gegenüber der Stromkurve sehen können, verdoppelt eine Verdoppelung des Stroms nicht die Lichtleistung. Ob dies wichtig ist, hängt von Ihrer Anwendung ab. Wenn Sie mit einer Hintergrundbeleuchtung für Werbung von> 1 kW arbeiten, übersteigt die Stromrechnung leicht die Anschaffungskosten des Anzeigemoduls. Es gibt auch thermische Überlegungen, mit besserer Effizienz haben Sie weniger Abwärme auf Ihrem System.

Erschwerend kommt hinzu, dass die Wirksamkeit mit höherer Sperrschichttemperatur noch weiter abnimmt. Diese Grafik zeigt die Umgebungstemperatur, aber im Wesentlichen funktioniert die Sperrschichttemperatur auf ähnliche Weise. Sie sind nur schwierig. Jetzt mittelt PWM die Wärmeabgabe, aber eine schlechtere Wirksamkeit erfordert einen höheren Durchschnittsstrom, was eine höhere Sperrschichttemperatur bedeutet.

Ein Nachteil eines PWM ist, dass die Last aus SMPS-Sicht unangenehm ist und Sie dem armen Ding effektiv konstante radikale Transienten auferlegen. Zumindest benötigen Sie einen großen Ausgangskondensator, um die Spannungseinbrüche und -spitzen an den Kanten zu puffern.

Ein Problem beim Fahren mit konstantem Strom besteht darin, dass es komplizierter ist, insbesondere wenn Sie einen einstellbaren Ausgangsstrom wünschen. Es gibt weitere Komplikationen bei lokalen Dimmanwendungen, da Vf mit dem Ausgangsleistungspegel variiert, sodass Ihr Stromregler die Differenz abbauen muss.

Bearbeiten Sie das hinzugefügte Bit über die Sperrschichttemperatur.

LEDs, die für die Straßenbeleuchtung verwendet werden, verwenden normalerweise einen DC / DC-Wandler mit einer strengen Stromregelung am Ausgang. Das Bereitstellen eines konstanten Stroms verringert also weder den Wirkungsgrad noch fügt es unnötige Komponenten hinzu, die ausfallen könnten, noch verringert es die Lebensdauer der LEDs.

Dies ist die einfachste und effizienteste Möglichkeit, ein Hochleistungs-LED-Array anzusteuern. Dauerstrom, der von einer "gepulsten" Quelle bereitgestellt wird.

Zusammenfassend: Sie würden es nicht tun, weil es nicht effizient ist, die Lichter nicht in einer sicheren Spezifikation hält und nicht als Möglichkeit zur Steuerung einer großen Gruppe von Lichtern geeignet ist (aufgrund der Entfernung und mangelnden Vielseitigkeit).

Bei der Straßenbeleuchtung geht es um Effizienz .

LEDs sind von Natur aus ein schwieriger Kunde, da sie in ihren Hochleistungsbereichen zu nichtlinear sind ** und meist von einer Konstantstromversorgung angetrieben werden .

Operatives Wort: "konstant".

Da sie es bereits mit einer Konstantstromversorgung betreiben müssen, würde dies unnötige Komplexität hinzufügen , wenn sie auch PWM durchführen möchten. Und es gibt eine viel bessere Möglichkeit, LEDs mit der bereits vorhandenen Konstantstromversorgung zu dimmen. Sehen Sie sich dieses Datenblatt auf Seite 11 an. Durchlassspannung gegen Durchlassstrom. Beachten Sie, dass dieses Diagramm sehr verzerrt ist. Schauen Sie sich zum Normalisieren meine Endnoten an.

Wenn Sie die LED mit 3000 mA betreiben und sie dimmen möchten, schneiden Sie den Strom auf 1000 mA und voila . Natürlich fällt es nicht ganz um 2/3, siehe "Fluss gegen Strom", gleiche Seite.

Bei 1/3 des Stroms fällt der Lichtstrom von 235% auf 95% der Spezifikation. Bei niedrigerem Strom ist es viel effizienter. Die Spannung fällt ebenfalls ab, was ein wenig an der Effizienzdifferenz knabbert, aber nicht viel.

Würde jemand absichtlich mehr Emitter einsetzen, um die Effizienz zu verbessern? Absolut. Viele gewerbliche und industrielle Kunden betrachten die Gesamtkosten des Lebenszyklus, und Emittenten sind ein kleiner Teil davon. Wenn 100 US-Dollar mehr Emittenten über die Lebensdauer des Geräts 300 US-Dollar Strom sparen, ist dies möglicherweise ein kluger Schachzug. Ich hatte einen Typen, der drei LEDs bei maximal 1400 mA redline specced. Es gab das nötige Licht. Hitze war jedoch das Hauptproblem. Ich antwortete mit dem Datenblatt "normaler" Strom von 350 mA und sieben Emittern. Habe das gleiche Licht bei halber Hitze.

Jetzt, da ich positiv gezeigt habe, dass eine geringere Leistung für LEDs effizienter ist, können Sie sehen, wo PWMing nicht effizienter ist. Das Ausführen von 3000 mA bei 33% PWM ist schlechter als das Ausführen von 1000 mA im Dauerbetrieb.

Warum sollte dann jemand PWM?

In einer perfekten Welt würde das gesamte Dimmen über so etwas wie das im Handel weit verbreitete 0-10-Volt-Signal erfolgen, und jedes LED-Modul würde die Methode "Einstellen des Ausgangs der Konstantstromversorgung für perfektes Dimmen" verwenden. Das funktioniert aber nicht überall. Fakt ist ... PWM ist ein effizienter Weg, um ein Dimmsignal zu verbreiten .

Betrachten Sie den niedrigen "LED-Streifen". Ein schmaler Leiterplattenstreifen, alle 50 mm (2 ") hat eine CUT-Leitung, drei LEDs und einen Widerstand. Oder für einen RGB-Streifen drei RGB-LEDs und drei Widerstände. Und mit RGB möchten sie natürlich jeden Kanal dimmen individuell. Wie bekommen wir drei Dimm - Signale bis zu Hunderten von kleinen Segmenten? Kosten machen es unmöglich , mit einstellbarem Ausgangskonstantstrom-Stromversorgungen auf jedem 50mm Segment zu setzen. der einzige praktikable Dimmverfahren PWM ist.

Es wird besser. PWM ist sowohl die Leistung als auch das Signal. Wenn der PWM-Controller nur 3 Ampere ansteuern kann und Sie sieben 6A-Streifen betreiben möchten, können Sie einen Verstärker verwenden : Er empfängt den Ausgang des Controllers als Signal und verwendet ihn, um seine Hochstromausgänge zu steuern und PWM in Lock- zu tippen. Schritt. Die Vielseitigkeit ist kaum zu übertreffen.

Und dies funktioniert für eine Vielzahl von LED-Leuchten (deren Zweck insbesondere nicht die Effizienz ist). Hier kümmert sich niemand wirklich um die Lumen pro Watt:

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Warum dann nicht Straßenlaternen?

Es ist nicht völlig unvernünftig, LED-Straßenlaternen zu dimmen. Sie könnten sich in der Abenddämmerung entspannen, über die gesetzlichen Anforderungen hinaus bis 23 Uhr brennen und dann in den unheimlichen Stunden zurückrollen, wenn kaum jemand unterwegs ist. Aber sie würden PWM nicht verwenden. Das Signal breitet sich nicht gut über eine Installation von der Größe einer Stadt aus.

Eine LED-Straßenlaterne nimmt Hochspannung auf (240-277 V oder sogar 480 V, die sie ohne Messung von der nächsten Stromleitung abzapfen, was bedeutet, dass die PWM-Leitung der Stromleitung nicht funktioniert) ***. Intern verfügt eine Straßenlaterne über eine sinnvolle Anzahl großer Strahler - ideal für die Reihenschaltung an eine Hochspannungs-Konstantstromversorgung. Dies wird am besten durch die Stromeinstellung gedimmt. Sie würden entweder Radio verwenden - oder wenn sie ein teures Signalkabel fest verdrahten würden, würden sie es für viel mehr Dinge als zum Dimmen verwenden. Sie arbeiten möglicherweise mit dem Energieversorgungsunternehmen zusammen, um ein Datensignal über die Stromleitung zu codieren, ähnlich wie Energieversorgungsunternehmen Smart Meter aus der Ferne abschalten können. Das Hinzufügen von 20 US-Dollar pro Einheit für den Transceiver ist kein "Deal Breaker" bei einer Straßenlaterne von 1000 US-Dollar.

** Glühlampen sind nach dem Anzünden linear. Wenn Sie also 120 V an sie senden, werden zuverlässig 60 W erzeugt. Die Entladungsbeleuchtung (fluoreszierend, Neon, Natrium mit niedrigem / hohem Druck, Quecksilberdampf und Metallhalogenid) ist völlig nichtlinear: Einmal getroffen, sind sie absolut kurz und müssen von einem Vorschaltgerät / Treiber strombegrenzt werden. Bei LEDs ist ihre Spannungs-Strom-Kurve ziemlich steil. Sie erinnern sich an die Tabelle Spannung gegen Strom aus diesem Datenblatt auf Seite 11. Schauen Sie noch einmal: Die Skala ist verzerrt und die Volt beginnen nicht bei Null. Bei einer Korrektur würde das Diagramm folgendermaßen aussehen:

Das nennst du nichtlinear . Denken Sie daran, diese Zeile bewegt sich ein wenig , je nach Temperatur, Alter, Binning, usw. und wenn die Linie ist , dass steil, ist ein wenig viel. Senden Sie 3,05 V und wer weiß, was passieren wird! Der Hersteller garantiert nur, was passiert, wenn Sie 2500ma senden. Aus diesem Grund basiert jedes andere Diagramm im Datenblatt auf dem aktuellen Wert.

*** Das Energieversorgungsunternehmen und die Stadt sind sich einig, wie viel Strom eine normale Straßenlaterne verbraucht, und das Energieversorgungsunternehmen multipliziert einfach mit der Anzahl der Ampeln und berechnet sie.

Im Allgemeinen gibt es zwei Methoden zum Dimmen von LEDs: PWM-Dimmen und Amplituden-Dimmen. Was Sie als DC-Dimmen bezeichnen, ist Amplituden-Dimmen. In professionellen Beleuchtungsanwendungen wird PWM nicht mehr zum Dimmen verwendet, hauptsächlich aufgrund gesundheitlicher Bedenken hinsichtlich des erzeugten Flimmerns. Ein weiteres Problem bei der Straßenbeleuchtung ist der stroboskopische Effekt. Sie werden heute feststellen, dass praktisch alle professionellen LED-Treiber, einschließlich Straßenlaternen, eine Amplitudendimmung verwenden. Weitere Informationen zu Flimmern und Dimmen finden Sie hier .

Update : Als Antwort auf einige der Kommentare möchte ich meine Antwort erweitern. Bei professionellen Beleuchtungsanwendungen beziehe ich mich auf dimmbare Konstantstrom-LED-Treiber> 20 W wie diese , nicht auf billige und unangenehme Halogen- oder Lampenwechsel- oder Computer-Hintergrundbeleuchtungsanwendungen.

Es gibt zwei Ursachen für Flimmern, eine wird durch die Netzwelligkeit verursacht, die sich zum Ausgang ausbreitet. Günstige einstufige LED-Treiber, wie sie beim Lampenwechsel verwendet werden, leiden unter diesem Phänomen.

Die zweite Art von Flimmern wird durch PWM-Dimmen verursacht. Dies kann wahrnehmbar oder nicht wahrnehmbar sein. Der IEEE PAR1789 ist eine Empfehlung, wie hoch die PWM-Frequenz sein muss, damit sie als nicht wahrnehmbar angesehen wird. In der Industrie werden Sie jedoch feststellen, dass hochwertige LED-Treiber für professionelle Anwendungen fast ausschließlich das Amplitudendimmen (DC-Dimmen) verwenden.