استراتيجية اختيار وحدة التيار الثابت لتصميم مصابيح الشوارع بتقنية LED

نعلم أن جميع مصابيح LED يجب أن تعمل بمصدر تيار ثابت، ولكن في الوقت الحالي، يبحث العديد من مصنعي مصابيح الشوارع الشمسية عن وحدة تيار ثابت مناسبة بعد تصميم وحدة LED نفسها. وكما هو معروف، فإن هذه الطريقة في التصميم ستواجه مشاكل، مما يجعلها على الأقل ليست الأمثل. وقد يكون من الضروري إعادة تصميم وحدات LED. أتلقى باستمرار مكالمات من العملاء يسألون عن مقدار الطاقة التي يمكن أن توفرها وحدة تشغيل التيار الثابت. من الصعب عمليًا الإجابة على هذا السؤال، لأن مقدار الطاقة التي يمكن أن توفرها وحدة التيار الثابت يعتمد على عوامل كثيرة. فمن منظور وحدة التيار الثابت نفسها، يرتبط الأمر بشكل أساسي بمتطلبات تبديد الحرارة وظروفها، وبالطبع، بقدرة شريحة التشغيل على توليد التيار. ومع ذلك، حتى لو تم تحديد هذه العوامل، على سبيل المثال، باختيار وحدة التيار الثابت SLM2842، فإن قدرتها على التشغيل تبدو محددة تمامًا! ولكن في الواقع، ليس الأمر كذلك! على الرغم من إمكانية معرفة قدرة التشغيل القصوى، مثل تيار التبديل الأقصى، وتيار الإدخال الأقصى، وجهد الإدخال الأقصى، وجهد الإخراج الأقصى، وما إلى ذلك، إلا أن قدرة تشغيل وحدة التيار الثابت لا ترتبط فقط بقدرتها على تبديد الحرارة، بل ترتبط أيضًا بكفاءة عملها. وتتأثر كفاءة عملها بالعديد من العوامل الخارجية، وخاصةً استخدام المستخدم. لذلك، يجب مراعاة متطلبات وخصائص مصدر التيار الثابت عند تصميم أو اختيار وحدات LED. أولًا: بنية توصيل LED. عند تصميم واختيار وحدات LED، يجب مراعاة بعض المتطلبات المتعلقة بوحدات التيار الثابت وغيرها. 1. يجب ألا يتجاوز عدد مصابيح LED الموصولة على التوالي 10، نظرًا لوجود متطلبات أمان خاصة بمصابيح LED. وفقًا لمعيار الاتحاد الأوروبي IEC61347-2-13 (5/2006)، يُشترط ألا يتجاوز جهد مصابيح LED العاملة بتيار مستمر أو متردد الحد الأقصى للجهد المنخفض الآمن (SELV)، أي أن يكون جهد خرج التشغيل ≤ 25 فولت RMS (35.3 فولت تيار مستمر)، وبالتالي يجب ألا يتجاوز العدد الإجمالي لمصابيح LED الموصولة على التوالي 10 مصابيح. 2. تُستخدم وحدات LED عادةً في إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية لسهولة صيانتها واستبدالها. عادةً ما يكون شكل كل وحدة مستطيلاً، وتتضمن وحدة تيار ثابت. يُوصى بأن تكون قدرة كل وحدة أقل من 30 واط. على سبيل المثال، يستخدم مصباح شارع بقدرة 100 واط تقريبًا من 3 إلى 4 وحدات LED، بينما يستخدم مصباح شارع بقدرة 150 واط من 5 إلى 6 وحدات. أما المصابيح ذات القدرة العالية، فيمكن استخدام من 7 إلى 8 وحدات. 3. في كل وحدة LED، يُستخدم عادةً مصباح LED بقدرة 1 واط، ويكون نمط توصيله تواليًا ثم توازيًا. إذا كان المصباح مزودًا بثنائي حماية، فيمكن توصيله تواليًا أولًا ثم توازيًا. أما إذا لم يكن مزودًا بثنائي حماية، فيجب توصيله توازيًا أولًا ثم تواليًا، وذلك لتجنب تلف أحد السلاسل وعدم إضاءتها. 4. لاستخدام عدة توصيلات تواليًا أو توازيًا، من الضروري فهم أداء وخصائص وحدة التيار الثابت بشكل أفضل. ثانيًا: أداء وخصائص وحدة التيار الثابت: في مصدر الطاقة المنظم العادي، لا يتغير جهد الخرج بتغير الحمل. أما وحدة التيار الثابت فهي مصدر طاقة يحافظ على ثبات تيار الخرج عند تغير جهد الدخل. قبل استخدامها، يجب فهم خصائصها المختلفة. 1. ضبط التيار: بشكل عام، يمكن ضبط تيار خرج وحدة التيار الثابت ضمن نطاق واسع وفقًا لمتطلبات المستخدم، وذلك ببساطة عن طريق تغيير مقاومة ضبط تيار الخرج. 2. النوع: هناك ثلاثة أنواع من وحدات التيار الثابت: نوع الرفع، ونوع الخفض، ونوع الرفع-الخفض. يعتمد اختيار النوع المناسب كليًا على العلاقة بين جهد الدخل المطلوب وجهد الخرج. مع ذلك، من منظور الحصول على أقصى كفاءة، يُفضل اختيار النوع الخافض للجهد. يتميز النوع الخافض للجهد بجهد دخل مرتفع نسبيًا، وبالتالي تيار دخل منخفض نسبيًا، مما يقلل من الفقد الناتج عن النحاس، وعادةً ما تكون كفاءة وحدة التيار الثابت الخافضة للجهد أعلى. لذلك، يجب تقليل عدد مصابيح LED الموصولة على التوالي في الحمل قدر الإمكان لاستخدام وحدة تشغيل التيار الثابت الخافضة للجهد. 3. العلاقة بين جهد الدخل وجهد الخرج: سواءً كانت وحدة التيار الثابت من النوع الرافع للجهد أو الخافض للجهد، كلما اقتربت نسبة الرفع أو الخفض من 1، زادت الكفاءة. بالطبع، لا يمكن أن تساوي 1 تمامًا، ويجب تخصيص 2-3 فولت لاستهلاك وحدة التيار الثابت. وهذا يعتمد كليًا على تصميم مصباح الشارع. لذلك، يجب مراعاة هذا العامل عند تصميم مصباح الشارع لاختيار عدد مصابيح LED الموصولة على التوالي مع جهد مصدر الطاقة والحمل. بدلاً من تصميمها، يتطلب الأمر تحديد مقدار الكفاءة التي يجب أن توفرها وحدة التيار الثابت. 4. خاصية التعتيم: تتميز وحدات التيار الثابت عادةً بخاصية التعتيم، ولا تقتصر هذه الخاصية على تعديل تيار الخرج فحسب، بل تستخدم طريقة تعتيم تُسمى تعديل عرض النبضة (PWM). ونظرًا لقدرة مصابيح LED على التبديل السريع وتأثيرها البصري على العين البشرية، يتغير السطوع الظاهري. وبالتالي، يتم تجنب تغير مخطط الألوان الناتج عن تعديل التيار. تُعد خاصية التعتيم هذه بالغة الأهمية في تصميم مصابيح الشوارع الشمسية، لأنها تسمح بتغيير سطوع مصابيح الشوارع وفقًا لحركة المرور، مما يُحقق هدف توفير الطاقة بشكل أكبر.