उच्च-दक्षता समंजनीय व्हाइट एलईडी डीसी-डीसी ड्राइवर ब्लूटूथ स्मार्ट कनेक्टिविटी के साथ

डिज़ाइन अवलोकन

TIDA-01096 TI डिज़ाइन एक परीक्षित DC-DC LED ड्राइवर सबसिस्टम है जो समंजनीय, श्वेत LED प्रकाश व्यवस्था के लिए है। यह डिज़ाइन एक वायरलेस सिस्टम-ऑन-चिप (SoC) प्लेटफॉर्म पर निर्मित किया गया है, जो किसी भी ब्लूटूथ लो एनर्जी (BLE) डिवाइस का उपयोग करके तीव्रता समायोजन (डिमिंग) और सहसंबद्ध रंग तापमान (CCT) नियंत्रण को सक्षम कर सकता है।

मुख्य नवाचार: समायोज्य व्हाइट ल्यूमिनेयर्स दिन के प्रकाश की स्थितियों का अनुकरण करते हैं। अलग-अलग वार्म-व्हाइट और कोल्ड-व्हाइट एलईडी स्ट्रिंग्स के साथ, यह डिज़ाइन सीसीटी ट्यूनिंग की अनुमति देता है, जो मानव कल्याण अनुप्रयोगों के लिए उचित सर्केडियन उत्तेजना प्राप्त करने में मदद करता है।

मुख्य प्रदर्शन विशिष्टताएँ

98%

एनालॉग डिमिंग के साथ शीर्ष दक्षता

1:50

PWM डिमिंग के साथ कंट्रास्ट अनुपात

5 kHz

अधिकतम PWM डिमिंग आवृत्ति

700 mA

Max LED Current per String

Key Features & Benefits

High-Efficiency Operation

एनालॉग डिमिंग के साथ 100% से 50% चमक पर 98% दक्षता, एलईडी प्रकाश प्रणालियों में ऊर्जा खपत और ऊष्मा उत्पादन को कम करती है।

उन्नत डिमिंग क्षमताएं

एनालॉग डिमिंग के साथ 1:25 कंट्रास्ट रेशियो और PWM डिमिंग के साथ 1:50, विभिन्न प्रकाश परिदृश्यों के लिए सटीक चमक नियंत्रण प्रदान करता है।

वायरलेस ब्लूटूथ कंट्रोल

ब्लूटूथ स्मार्ट कनेक्टिविटी स्मार्टफोन या अन्य BLE डिवाइस का उपयोग करके तीव्रता और कलर टेम्परेचर के वायरलेस नियंत्रण को सक्षम बनाती है।

परिवेश प्रकाश संवेदन

ऑप्ट3001-आधारित प्रकाश माप सॉफ्टवेयर में दिन के उजाले का दोहन और निरंतर लुमेन कार्यान्वयन को ऊर्जा दक्षता के लिए सक्षम बनाता है।

व्यापक सुरक्षा

ड्राइवर और LED मॉड्यूल के लिए ओवरकरंट और ओवरटेम्परेचर सुरक्षा विश्वसनीय संचालन और विस्तारित जीवनकाल सुनिश्चित करती है।

सर्केडियन लाइटिंग सपोर्ट

ट्यूनएबल व्हाइट क्षमता दिन भर प्राकृतिक दिन के प्रकाश स्थितियों का अनुकरण करके मानव कल्याण अनुप्रयोगों का समर्थन करती है।

विस्तृत सामग्री अवलोकन

सिस्टम अवलोकन

लाइट-एमिटिंग डायोड (LEDs) तेजी से प्रकाश स्रोत के रूप में उपयोग किए जा रहे हैं। इस लेखन के समय, प्रकाश व्यवस्था का फोकस वर्तमान में निरंतर प्रकाश उत्पादन के साथ केवल क्षेत्रों को रोशन करने से, गुणवत्तापूर्ण और नियंत्रित प्रकाश उत्पादन प्रदान करने की ओर स्थानांतरित हो रहा है। समायोज्य तीव्रता और समायोज्य रंग तापमान वाली उच्च गुणवत्ता वाली प्रकाश व्यवस्था वास्तुकला और मानव कल्याण को बढ़ाने में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है।

सफेद प्रकाश के रंग तापमान को बदलने के लिए, डिजाइनर गर्म एलईडी (लगभग 2500 K रंग तापमान) और ठंडे एलईडी (लगभग 5700 K रंग तापमान) के संयोजन को लागू कर सकता है। ट्यून करने योग्य, सफेद चिप-ऑन-बोर्ड (COB) एलईडी दो अलग-अलग स्ट्रिंग्स के साथ उपलब्ध हैं। स्ट्रिंग्स के माध्यम से करंट को बदलकर, डिजाइनर 2500 K से 5700 K तक के रंग तापमान बना सकता है।

ड्राइवरों के साथ ट्यून करने योग्य व्हाइट-एलईडी इंजन का उपयोग सर्केडियन लाइटिंग के लिए एक प्लेटफॉर्म के रूप में किया जा सकता है, जिसका लक्ष्य मानव कल्याण है। प्रकाश का नींद, सतर्कता, कार्य दक्षता और स्वास्थ्य पर गहरा प्रभाव पड़ता है। एक ट्यून करने योग्य, व्हाइट-एलईडी लाइटिंग सिस्टम का उपयोग सर्केडियन रिदम के उचित रखरखाव के लिए किया जा सकता है, जो सफेद प्रकाश और गर्म प्रकाश की आवश्यक मात्रा प्रदान करता है, जिससे इनडोर परिस्थितियों में कल्याण में सुधार होता है।

प्रमुख सिस्टम विशिष्टताएँ

पैरामीटर्स	MIN	TYP	MAX	UNIT
इनपुट वोल्टेज	35	-	42	V
Output (LED) current	0	-	700	mA
Switching frequency	-	600	-	kHz
PWM डिमिंग फ्रीक्वेंसी	200	-	5000	Hz
Warm LED forward voltage	34	37	40	V
Cold LED forward voltage	35	38	41	V
ऑपरेटिंग तापमान	-30	-	100	°C

सिस्टम ब्लॉक आरेख

सिस्टम आर्किटेक्चर SimpleLink CC2650 वायरलेस MCU लॉन्चपैड किट के आसपास निर्मित है, जो वार्म और कोल्ड एलईडी स्ट्रिंग्स के लिए दो TPS92513HV बक एलईडी ड्राइवरों को नियंत्रित करता है। डिज़ाइन में शामिल हैं:

CC2650 वायरलेस MCU: डिमिंग नियंत्रण के लिए PWM सिग्नल उत्पन्न करता है और ब्लूटूथ कनेक्टिविटी प्रबंधित करता है
TPS92513HV बक एलईडी ड्राइवर: एकीकृत एनालॉग करंट समायोजन के साथ गर्म और ठंडी एलईडी स्ट्रिंग्स के लिए दो स्वतंत्र ड्राइवर
OPA376 ऑप-एम्प्स: एनालॉग डिमिंग नियंत्रण के लिए फ़िल्टर्ड PWM सिग्नल बफ़र करें
OPT3001 एंबिएंट लाइट सेंसर: दिन के प्रकाश का उपयोग और स्थिर लुमेन आउटपुट सक्षम करता है
LMT84 तापमान सेंसर: थर्मल सुरक्षा के लिए हीटसिंक तापमान की निगरानी करता है
RC लो-पास फिल्टर्स: PWM सिग्नल को एनालॉग वोल्टेज में परिवर्तित करें, जो करंट रेफरेंस सेटिंग के लिए उपयोग होता है।

डिज़ाइन नोट: सिस्टम 35-42V DC इनपुट स्वीकार करता है और एक 35W ट्यूनएबल वाइट LED COB को ड्राइव करता है, जिसमें अलग-अलग वार्म और कूल LED स्ट्रिंग्स हैं, जो 2500K से 5700K तक कलर टेम्परेचर ट्यूनिंग सक्षम करते हैं।

हाइलाइटेड कंपोनेंट्स

TPS92513HV

1.5-A स्टेप-डाउन (बक) करंट रेगुलेटर जिसमें हाई-करंट एलईडी ड्राइव करने के लिए इंटीग्रेटेड MOSFET है।

4.5-60V इनपुट वोल्टेज रेंज
±5% LED करंट एक्यूरेसी
100kHz से 2MHz स्विचिंग फ्रीक्वेंसी
समर्पित PWM डिमिंग इनपुट
एकीकृत 220-mΩ हाई-साइड MOSFET

CC2650

वायरलेस एमसीयू जो ब्लूटूथ स्मार्ट, ज़िगबी, और 6LoWPAN अनुप्रयोगों के लिए लक्षित है।

48MHz पर 32-बिट ARM Cortex-M3 प्रोसेसर
अल्ट्रा-लो-पावर सेंसर कंट्रोलर
ROM में एम्बेडेड BLE कंट्रोलर
128KB फ़्लैश, 20KB SRAM
I²C, UART, SPI सहित समृद्ध पेरिफ़ेरल सेट

OPT3001

मानव आँख की प्रतिक्रिया से मेल खाने के लिए सटीक ऑप्टिकल फ़िल्टरिंग वाला परिवेशी प्रकाश सेंसर।

Rejects >99% of IR
0.01 लक्स से 83k लक्स मापन सीमा
23-बिट प्रभावी डायनेमिक रेंज
कम ऑपरेटिंग करंट: 1.8µA
I²C संगत डिजिटल आउटपुट

OPA376

ई-ट्रिम के साथ कम-शोर ऑपरेशनल एम्पलीफायर, जो उत्कृष्ट डीसी परिशुद्धता और एसी प्रदर्शन प्रदान करता है।

कम शोर: 1 kHz पर 7.5 nV/√Hz
कम ऑफसेट वोल्टेज: सामान्यतः 5µV
5.5 MHz gain bandwidth product
Rail-to-rail input and output
2.2V से 5.5V आपूर्ति वोल्टेज

LMT84

एनालॉग आउटपुट वोल्टेज वाला एक परिशुद्ध CMOS तापमान सेंसर जो तापमान के व्युत्क्रमानुपाती होता है।

±0.4°C सामान्य सटीकता
-50°C से 150°C तापमान सीमा
कम 5.4-µA निष्क्रिय धारा
-5.5 mV/°C औसत सेंसर लाभ
कम 1.5-V संचालन

सिस्टम डिज़ाइन थ्योरी

LEDs को स्थिर धारा ड्राइव की आवश्यकता होती है और समंजनीय श्वेत प्रकाश के लिए दो अलग-अलग LED स्ट्रिंग्स में धारा को परिवर्तित और नियंत्रित करने की आवश्यकता होती है। एक समंजनीय श्वेत LED प्रकाश यंत्र के लिए AC-DC स्थिर-वोल्टेज बिजली आपूर्ति के साथ दो DC-DC बक धारा नियंत्रकों की आवश्यकता होती है ताकि LED स्ट्रिंग्स के माध्यम से धारा को परिवर्तित किया जा सके।

TIDA-01096 प्लेटफॉर्म वार्म और कोल्ड एलईडी स्ट्रिंग्स के माध्यम से करंट को नियंत्रित करने के लिए एकीकृत एनालॉग करंट एडजस्ट के साथ दो TPS92513HV बक एलईडी ड्राइवरों का उपयोग करता है। TPS92513/HV एलईडी ड्राइवर 100:1 से अधिक कंट्रास्ट रेशियो प्राप्त करने के लिए नो-कॉम्प्रोमाइज ब्राइटनेस कंट्रोल हेतु एनालॉग और पल्स विड्थ मॉड्यूलेशन (PWM) डिमिंग के लिए अलग-अलग इनपुट्स प्रदान करते हैं।

बक एलईडी ड्राइवर SimpleLink CC2650 वायरलेस MCU लॉन्चपैड किट द्वारा नियंत्रित किए जाते हैं, जो दोनों स्ट्रिंग्स की PWM डिमिंग के लिए दो PWM सिग्नल जनरेट करता है। एनालॉग डिमिंग प्राप्त करने के लिए बक एलईडी ड्राइवरों के IADJ को सेट करने हेतु दो वेरिएबल एनालॉग इनपुट्स की आवश्यकता होती है। वेरिएबल IADJ, CC2650 डिवाइस से PWM को डिजिटल-टू-एनालॉग कन्वर्टर (DAC) के रूप में उपयोग करके प्राप्त किया जाता है। इस प्रक्रिया के लिए, CC2650 डिवाइस द्वारा जनरेट किया गया PWM एक फोर-स्टेज लो-पास RC फिल्टर द्वारा फिल्टर किया जाता है और फिल्टर्ड आउटपुट को ऑप एम्प OPA376 का उपयोग करके बफर किया जाता है।

Design Equations

डिज़ाइन में निम्नलिखित के लिए व्यापक गणनाएँ शामिल हैं:

अंडरवोल्टेज लॉकआउट सेटिंग: R1=120kΩ और R6=5kΩ, UVLO को 30.5V पर सेट करते हैं
स्विचिंग आवृत्ति: RRT=190.63kΩ, fSW=600kHz सेट करता है
LED करंट सेटिंग: अधिकतम 700mA LED करंट के लिए RISENSE=0.05Ω
एनालॉग डिमिंग फिल्टर: 391Hz की कटऑफ आवृत्ति वाला चार-चरणीय RC फिल्टर
इंडक्टर चयन: पूर्ण लोड पर 275mA रिपल करंट के लिए गणना की गई
आउटपुट कैपेसिटर: 5mA LED रिपल करंट प्राप्त करने के लिए 4.7μF चुना गया

डिमिंग तकनीकें

डिज़ाइन विभिन्न ऑपरेटिंग परिस्थितियों के लिए लचीलापन प्रदान करने और प्रदर्शन अनुकूलन हेतु तीन अलग-अलग डिमिंग विधियों को कार्यान्वित करता है:

एनालॉग डिमिंग

IADJ पिन का उपयोग करके LED करंट को गतिशील रूप से सेट करें। कम EMI के साथ अधिक कुशल, लेकिन बहुत कम करंट पर रंग तापमान में परिवर्तन हो सकता है।

4-स्टेज RC फिल्टर के माध्यम से फिल्टर किए गए PWM का उपयोग करता है
12-बिट रिज़ॉल्यूशन प्रदान करता है
उच्च दक्षता: 98% तक
1:25 कॉन्ट्रास्ट रेशियो

PWM डिमिंग

PDIM पिन का उपयोग करके गेट ड्राइवर को सक्षम/अक्षम करें। कम करंट पर कलर टेम्परेचर समस्याओं से बचाव करता है और उच्च रिज़ॉल्यूशन प्रदान करता है।

200Hz से 5kHz फ्रीक्वेंसी रेंज
गेट ड्राइवर का सीधा नियंत्रण
कम धाराओं पर बेहतर डिमिंग रैखिकता
1:50 कॉन्ट्रास्ट रेशियो

हाइब्रिड डिमिंग

दोनों विधियों को जोड़ता है - दक्षता के लिए एनालॉग और कम करंट पर बारीक ट्यूनिंग एवं बेहतर रिज़ॉल्यूशन के लिए PWM।

दक्षता और रिज़ॉल्यूशन का अनुकूलन करता है
मुख्य डिमिंग रेंज के लिए एनालॉग
कम करंट पर सूक्ष्म समायोजन के लिए PWM
दोनों तकनीकों का सर्वोत्तम संयोजन

फ्लिकर-मुक्त संचालन: करंट-सेंसिंग रेसिस्टर को 50mΩ से 250mΩ में बदलकर, यह डिज़ाइन 6mA आउटपुट करंट तक फ्लिकर-मुक्त संचालन प्राप्त कर सकता है, जो बहुत कम चमक स्तरों पर भी उच्च-गुणवत्ता वाली लाइटिंग सक्षम करता है।

Test Data & Performance

व्यापक परीक्षण विभिन्न परिचालन स्थितियों में डिजाइन के उत्कृष्ट प्रदर्शन को प्रदर्शित करता है:

दक्षता प्रदर्शन

एनालॉग डिमिंग: 98.15% peak efficiency at full load, maintaining >95% efficiency down to 20% load
PWM डिमिंग (1kHz): 100% ड्यूटी साइकिल पर 97.39% दक्षता, 3% ड्यूटी साइकिल तक धीरे-धीरे घटकर 84.88% हो जाती है
PWM डिम्मिंग (5kHz): 97.82% efficiency at 100% duty cycle, maintaining >90% efficiency down to 5% duty cycle
इनपुट वोल्टेज भिन्नता: 35V से 48V इनपुट रेंज में 97% से अधिक दक्षता बनी रहती है

Tunable White Performance

सिस्टम विभिन्न चमक स्तरों पर रंग तापमान ट्यूनिंग को कुशलतापूर्वक बनाए रखता है:

100% चमक: System efficiency ranges from 97.27% (cool white) to 98.15% (warm white)
75% चमक: दक्षता रंग तापमान के अनुसार 97.24% से 98.01% तक होती है
50% चमक: समायोजन सीमा में दक्षता 97.18% से 98.31% तक होती है

सेंसर प्रदर्शन

OPT3001 एंबिएंट लाइट सेंसर: 2.57 lux से 12,902 lux तक सटीक lux माप प्रदान करता है
LMT84 तापमान सेंसर: विभिन्न लोड स्थितियों के तहत हीटसिंक तापमान 36.21°C से 61.60°C तक मॉनिटर करता है

Design Files & Resources

संपूर्ण डिज़ाइन पैकेज में कार्यान्वयन के लिए आवश्यक सभी फ़ाइलें शामिल हैं:

स्कीमैटिक्स: एलईडी ड्राइवर प्रणाली के लिए पूर्ण सर्किट आरेख
सामग्री सूची: निर्माता संदर्भों के साथ व्यापक भागों की सूची
पीसीबी लेआउट: गरबर फ़ाइलें और लेआउट सिफारिशें
Altium प्रोजेक्ट: संपूर्ण डिज़ाइन प्रोजेक्ट फ़ाइलें
असेंबली ड्रॉइंग्स: विस्तृत असेंबली निर्देश
सॉफ्टवेयर फाइलें: बीएलई कनेक्टिविटी वाला सीसी2650 एमसीयू के लिए फर्मवेयर

अनुप्रयोग क्षेत्र: यह संदर्भ डिजाइन आवासीय, खुदरा, आतिथ्य और एक्सेंट लाइटिंग जैसी इनडोर एलईडी लाइटिंग, वायरलेस कनेक्टेड लाइटिंग सिस्टम, और कम वोल्टेज डीसी एलईडी लाइटिंग अनुप्रयोगों के लिए आदर्श है जिनमें सटीक कलर टेम्परेचर नियंत्रण और वायरलेस कनेक्टिविटी की आवश्यकता होती है।

नोट: उपरोक्त संदर्भ डिजाइन का एक व्यापक सारांश है। पूर्ण PDF दस्तावेज़ में विस्तृत स्कीमैटिक्स, लेआउट दिशानिर्देश, फर्मवेयर कार्यान्वयन विवरण और व्यापक परीक्षण डेटा शामिल है। पूर्ण कार्यान्वयन विवरण के लिए हम पूर्ण PDF डाउनलोड करने की सलाह देते हैं।