Giải pháp kiểm tra độ mờ đèn LED của Prodigit

Trong vài năm trở lại đây, chi phí dành cho hệ thống chiếu sáng bằng LED đã giảm đáng kể, đồng thời các hệ thống này đã ngày một được ứng dụng phổ biến hơn cả trong nước lẫn quốc tế. Hệ thống chiếu sáng sử dụng LED không chỉ cho hiệu suất cao hơn hẳn so với đèn sợi đốt và đèn huỳnh quang, mà hệ thống này còn có thể được làm mờ. Dù độ sáng của đèn sợi đốt có thể được dễ dàng điều chỉnh qua mạch sử dụng TRIAC làm mờ, chính hiệu suất quá thấp của chúng là nguyên nhân hàng đầu khiến nhiều quốc gia trên thế giới không còn sử dụng và từ đó chúng cũng không còn được sản xuất ở nhiều nơi nữa. Trong khi đó, dù sở hữu hiệu suất vượt trội, nhưng đèn huỳnh quang lại không dễ điều khiển độ sáng như LED. Nên dù hệ thống chiếu sáng bằng đèn LED tốn kém hơn, chính khả năng cho phép làm mờ cùng với mức tiêu thụ năng lượng thấp khiến LED trở thành một phương án chiếu sáng thay thế rất hiệu quả. Tuy nhiên cũng cần lưu ý, đó là không phải loại LED và đèn huỳnh quang nào cũng có thể sử dụng được với TRIAC làm mờ do chúng không thể chịu được sự chuyển mạch nhanh của tín hiệu điện áp TRIAC hay mức sụt áp do TRIAC tạo ra.

Hiện nay trên thị trường đã có rất nhiều loại sản phẩm led cho phép điều chỉnh độ sáng. Dù số lượng đèn led có thể điều chỉnh được độ sáng hiện tại vẫn còn hạn chế nhưng con số này đang ngày một tăng lên, đi kèm với chi phí cũng ngày một phải chăng hơn do quy mô sản xuất ngày càng được mở rộng. Đồng nghĩa với việc năng lượng sẽ được tiết kiệm hơn nữa trong tương lai.

Các thiết bị tiết kiệm năng lượng thường được ứng dụng vào hệ thống chiếu sáng của các khu công nghiệp. Tại đây, hệ thống led có thể điều chỉnh độ sáng được sử dụng nhằm điều chỉnh cường độ sáng trong ngày sao cho phù hợp với điều kiện môi trường như: ánh sáng ban ngày, tăng độ sáng khi tiết trời mới hửng nắng, hoặc trong điều kiện như mưa hoặc khi trời nhá nhem tối. Các hệ thống này còn được ứng dụng trong những bãi, hầm gửi xe đòi hỏi điều chỉnh độ sáng triệt để và kiểm soát bởi cảm biến chuyển động để đảm bảo an ninh khi phát hiện có người ra vào. Trong cả hai ví dụ, có thể thấy theo thời gian sẽ giúp tiết kiệm năng lượng đáng kể; từ đó bù đắp lại chi phí khi đầu tư sử dụng bóng led.

Thông thường, TRIAC điều chỉnh độ sáng dùng cho đèn sợi đốt đã được sử dụng trong cả khu vực dân sinh lẫn công trình thương mai. Không chỉ dừng lại ở đó, các công tắc này cũng có thể sử dụng để điều khiển hệ thống chiếu sáng led nếu cần. Điều này không chỉ giúp chúng điều khiển mức độ chiếu sáng trong các điều kiện ưu tiên mà còn giúp tiết kiệm năng lượng.

Bài viết này sẽ tập trung phân tích các kỹ thuật làm mờ led và kiểm tra chức năng làm mờ trong quá trình nghiên cứu, phát triển và sản xuất loại thiết bị này. Đó là các kỹ thuật, thiết bị kiểm tra giúp hệ thống LED chiếu sáng được ứng dụng ngày một rộng rãi hơn.


Hiện tại trên thị trường, các sản phẩm chiếu sáng sử dụng hai kỹ thuật làm mờ led.

Kỹ thuật đầu tiên điều khiển bằng cách thay đổi pha điện áp AC đầu vào. Phương pháp này sử dụng TRIAC làm mờ mắc trực tiếp với bóng LED để kiểm soát thời gian bật tắt tín hiệu điện áp AC, cho phép điều khiển nhiều mức làm mờ. Lợi thế của phương pháp này là người dùng có thể sử dụng công tắc làm mờ hiện hành để kiểm tra soát thời gian bật tắt của nguồn.

Kỹ thuật điều khiển thứ 2 là thay đổi dòng tải LED.

Đây là kiểu công tắc làm mờ đơn giản nhất hiện nay sử dụng TRIAC analog làm mờ ứng dụng để điều khiển bóng sợi đốt – loại thiết bị chiếu sáng đã được sử dụng trên thị trường suốt 20 năm qua và ứng dụng rộng rãi cho hàng loạt các mục đích khác nhau. TRIAC làm mờ điều khiển mức điện áp AC bằng cách thay đổi tín hiệu AC ở góc pha bất kỳ, bản chất như biến trở giới hạn dòng để kiểm soát độ sáng của đèn. Trình điều khiển LED được thiết kế chuẩn có thể phát hiện các thay đổi trong pha điện áp AC đầu vào, từ đó điều chỉnh dòng chạy qua LED, tạo ra hiệu ứng giống như của đèn sợi đốt, quan sát mô tả ở Hình 1. Hình 2 mô tả dùng TRIAC làm mờ để điều chỉnh pha điện áp. Dưới hình là ví dụ mô tả lần lượt tín hiệu điện trong trường hợp: không làm mờ, làm mờ 30% và làm mờ 70%.


Như đã đề cập ở trên, kỹ thuật thứ 2 tập trung điều khiển dòng tải LED. Bằng cách này, người dùng có thể điều chỉnh độ sáng LED từ 0 -100%. Dòng tải led có thể được điều khiển thông qua bộ điều chế xung PWM ở các mức 1/100s trên tần số Hz. Điều chỉnh cho độ rộng xung nằm từ 0-100% để kiểm soát dòng chạy qua led, từ đó đạt được độ sáng theo ý muốn. Người dùng có thể điều chế xung bằng cách sử dụng thiết bị điều khiển từ xa gửi tín hiệu điện áp DC từ 0-12V tới mạch điều chế xung để kiểm soát độ rộng của xung từ 0-100%, hoặc từ 100-1000Hz. Xung điều chế dưới 100Hz sẽ làm cho đèn bị nhấp nháy liên tục, khiến mắt người bị ảo ảnh quang học do hình ảnh diễn ra quá nhanh, quan sát mô tả ở hình 3. Kỹ thuật này cũng được áp dụng trong việc làm mờ nền trên màn hình TV hoặc màn hình LCD của máy tính. Một trong những lợi thế của phương pháp điều khiển làm mờ dựa trên điều chế xung đó là độ sáng không ảnh hưởng tới màu sắc hiển thị, khiến cho nó trở thành phương pháp thích hợp nhất khi làm mờ đèn.


Nếu ứng dụng chiếu sáng đòi hỏi màu sắc và cường độ chiếu sáng phải tuyến tính với nhau, trình điều khiển độ mờ led dựa trên phương pháp điều chế xung sẽ là lựa chọn thích hợp nhất. Nếu ứng dụng thực tế trong môi trường tiếng ồn hoặc đòi hỏi hiệu suất cực đại, thì trình điều khiển độ mờ bằng tín hiệu analog sẽ thích hợp hơn.  


Giải pháp kiểm tra độ làm mờ LED của Prodigit

1. Model 5302A (nguồn AC) có thể mô phỏng xung lên và xung xuống của TRIAC làm mờ.

2. Seri tải 3341G được tích hợp tải điện tử LED cho kênh đầu ra độc lập 0-12V và cho đầu ra tín hiệu xung điều chế điều khiển độ mờ.

Người dùng có thể sử dụng TRIAC làm mờ thực tế khi kiểm tra TRIAC. Nhưng trong quá trình phát triển và kiểm tra chất lượng quy mô lớn thì cần phương pháp tiếp cận cho phép kiểm tra lặp lại nhiều lần, kết quả nhất quán và khả năng phát hiện lỗi nhanh chóng.
Thông thường, ta sử dụng TRIAC làm mờ bằng cách xoay núm vặn hoặc gạt cần TRIAC để thay đổi giá trị điện trở từ đó thay đổi góc pha, nhưng cách này chậm và không có tính tự động. Thay vào đó, sử dụng nguồn AC có thể lập trình được với khả năng kiểm soát góc pha từ 0-180 độ ở điện áp xung lên và xuống cho phép người dùng có thể điều khiển trên máy tính qua giao diện từ xa. Phương pháp này vừa nhanh chóng lại giúp việc kiểm tra trở nên tự động và nhất quán. Quan sát mô tả quá trình làm mờ LED ở hình 4.


Nguồn AC (có thể lập trình được) còn được tích hợp đồng hồ đo công suất AC với độ chính xác cao cho phép đo hiệu suất của quá trình điều khiển LED khi kiểm tra sử dụng tải điện tử LED seri 3341G của Prodigit, quan sát mô tả như ở hình 5. Kết nối như vậy cho phép tính toán tự động hiệu suất tổng bằng cách đo cả công suất đầu vào AC và tỉ lệ đầu ra tải LED như một hệ số của của mức điều khiển mờ. Kiểm soát đầu ra làm mờ trên tải LED có thể cấp tín hiệu điều khiển analog 0-12Vdc hoặc đầu ra điều chế xung từ 0-100% trên tần số 500Hz để kiểm soát mức độ làm mờ của trình điều khiển LED PWM. Máy 3341G, được trang bị máy kiểm soát tín hiệu tích hợp độc lập, có thể được điều khiển qua cùng hệ thống máy tính và điều khiển nguồn AC.