적절한 전압 작동 범위(정전류 영역)를 갖춘 LED 드라이버를 선택하는 것은 상당히 쉬워 보일 수 있지만 이 기사에서는 그것이 그리 간단하지 않다는 것을 설명합니다. 첫째, LED 순방향 전압이 다이마다 동일하지 않다는 점을 인식해야 합니다. 둘째, 접합 온도가 올라가거나 내려갈 때 LED 전압이 달라집니다. 드라이버의 올바른 작동은 램프의 기능과 신뢰성에 매우 중요하므로, LED 전압에 영향을 미치는 이러한 요소에 대해 자세히 살펴보는 것이 좋습니다. 이 기사에서는 LED 순방향 전압의 일반적인 문제와 LED 드라이버 전압에 필요한 마진을 적절하게 결정하는 방법에 대해 설명합니다. 또한 극히 낮은 온도에서 LED 고전압 문제를 피하기 위해 일시적으로 증가된 출력 전압으로 작동할 수 있는 일부 새로운 LED 드라이버에서 발견되는 새로운 기능을 찾을 것을 제안합니다.

LED 램프의 설계는 광학, 열 및 전기 설계 문제를 포함하는 다차원 엔지니어링 작업입니다. 광학 요구 사항의 목표를 달성하려면 LED의 유형과 수량, 그리고 LED의 구동 전류가 먼저 결정됩니다. 특정 안전 고려 사항 및/또는 모듈화된 설계 접근 방식에 따라, 특정 수의 LED가 동일한 스트링에 배치되고 다른 LED는 병렬로 배치됩니다. 이러한 요소가 정의되면 한 스트링의 LED 수에 이 LED의 일반적인 순방향 전압(Vforward)을 곱하여 LED 작동 전압의 첫 번째 추정이 이루어질 수 있습니다.

Vforward_total = Vforward x Num/String
 

위의 계산은 작동 전압 범위에 대한 대략적인 아이디어를 제공하며 결정된 구동 전류와 함께 전력 요구 사항을 알 수 있습니다. 그러나 이 숫자는 절대값이 아니며 적절한 전기 설계를 보장하는 데 적합하지 않습니다. 드라이버 전압에 대한 설계 고려를 위해서는 LED 전압의 1) V-I 특성, 2) 생산 변동, 3) 온도 계수를 고려해야 합니다.

아래 단락에서는 이러한 3가지 측면을 별도로 설명하고, 기사 마지막 부분에 전압 추정 및 LED 드라이버 선택 단계의 예가 제공됩니다.

LED V/I 특성
이상적인 LED의 경우 전류가 증가해도 순방향 전압은 변하지 않습니다(그림 1). 실제로 순방향 전압은 전류에 따라 변화하므로, 사양 표준 테스트 조건을 참고하기보다는 실제 설계된 전류를 기준으로 LED 전압을 확인하는 것이 중요합니다.

아래 예에서 사양은 LED의 일반적인 전압이 3.2V임을 보여줍니다. LED를 350mA가 아닌 1A에서 사용하는 경우, 3.2V/LED 대신 실제 일반적인 LED 전압은 3.8V/LED입니다. 이 0.6V 차이는 많은 수의 LED를 직렬로 배치할 때 매우 다른 결과를 초래할 수 있습니다. 더욱이 LED 드라이버의 리플 전류가 높아 피크 전류가 1A보다 높아지고 피크 전압이 3.8V를 초과하는 경우 상황은 더욱 악화될 수 있습니다.

               

LED 생산 공차:
각 다이의 LED 순방향 전압은 프로세스 드리프트로 인해 변동됩니다. 성숙한 생산은 더 엄격한 공차를 제공하여 정규 분포를 생성해야 합니다(예: 그림 3). 생산 변동으로 인한 일반적인 전압 허용 오차는 10% 미만이며 이는 LED 데이터시트의 일반적인 순방향 전압에 대한 최대 대 일반 비율에서 간접적으로 파생될 수 있습니다(표 1의 4열 및 5열 참조). 반면 실제 순방향 전압 분포와 같은 생산 데이터는 LED 제조업체에 직접 확인해야 할 수도 있습니다.

LED Vf. 대 온도
LED 순방향 전압은 음의 온도 계수를 가지며, 이는 온도가 높을수록 순방향 전압이 낮아진다는 것을 의미합니다. LED는 자체 발열 요소이므로 램프의 적절한 열 설계를 통해 연속 작동 온도와 LED 작동 전압은 일반적으로 매우 안정적입니다. 최악의 경우는 램프가 낮은 온도에서 시동될 때 발생합니다. 저온에서 추가 전압 요구 사항을 추정하기 위해, LED 사양은 표준 테스트 조건(예: 350mA)에 따라 일반적인 V-T 곡선을 제공합니다. 또한 많은 제조업체에서는 접합 온도(Tj), 구동 전류 등과 같은 가변 매개변수에 따라 전압을 확인하는 소프트웨어 도구를 제공합니다. 

낮은 온도로 인한 전압 요구 사항과 생산 공차 또는 전류 차이로 인한 전압 요구 사항에 극적인 차이가 있을 수 있습니다. 전자의 경우 전압 요구 사항은 일시적일 뿐이므로 전압 헤드룸을 영구적으로 확보할 필요가 없습니다.   

시장에는 단기 전압 요구 사항을 처리하기 위해 전압 적응 기능을 갖춘 일부 고급 LED 드라이버가 있습니다.

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