OPTIMALIZACE NAPÁJENI SVĚTELNÝCH ZDROJŮ S LUMINISCENČNÍMI DIODAMI LED

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A KOMUNIKAČNÍCH TECHNOLOGIÍ ÚSTAV MIKROELEKTRONIKY FACULTY OF ELECTRICAL ENGINEERING AND COMMUNICATION DEPARTMENT OF MICROELECTRONICS

OPTIMALIZACE NAPÁJENI SVĚTELNÝCH ZDROJŮ S LUMINISCENČNÍMI DIODAMI LED OPTIMALIZATION OF POWER SUPPLY FOR LED LIGHT SOURCES

BAKALÁŘSKÁ PRÁCE BACHELOR'S THESIS

AUTOR PRÁCE

JAKUB KOŽDOŇ

AUTHOR

VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR

BRNO 2012

prof. Ing. JAROSLAV BOUŠEK, CSc.

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií Ústav mikroelektroniky

Bakalářská práce bakalářský studijní obor Mikroelektronika a technologie Student: Ročník:

Jakub Koždoň 3

ID: 125498 Akademický rok: 2011/2012

NÁZEV TÉMATU:

Optimalizace napájeni světelných zdrojů s luminiscenčními diodami LED POKYNY PRO VYPRACOVÁNÍ: Prostudujte vliv provozních parametrů na změnu funkce struktury LED a uveďte, jak jsou tyto problémy u obvodů pro napájení LED řešeny. Na základě získaných poznatků navrhněte s použitím LED světelný zdroj s proměnnou intenzitou osvětlení. Navržený zdroj realizujte a zhodnoťte, zda jeho skutečné vlastnosti odpovídají požadovaným parametrům. DOPORUČENÁ LITERATURA: Podle pokynů vedoucího práce Termín zadání:

6.2.2012

Termín odevzdání:

31.5.2012

Vedoucí práce: prof. Ing. Jaroslav Boušek, CSc. Konzultanti bakalářské práce:

doc. Ing. Jiří Háze, Ph.D. Předseda oborové rady

UPOZORNĚNÍ: Autor bakalářské práce nesmí při vytváření bakalářské práce porušit autorská práva třetích osob, zejména nesmí zasahovat nedovoleným způsobem do cizích autorských práv osobnostních a musí si být plně vědom následků porušení ustanovení § 11 a následujících autorského zákona č. 121/2000 Sb., včetně možných trestněprávních důsledků vyplývajících z ustanovení části druhé, hlavy VI. díl 4 Trestního zákoníku č.40/2009 Sb.

Abstrakt Práce se zabývá popisem funkce, analýzou degradaþních dČjĤ, mČĜením životnosti a návrhem tepelného a napájecího obvodu pro LED. Životnost výkonových LED je závislá pĜedevším jejich na pracovní teplotČ. Proto budou popsány nČkteré postupy mČĜení a stanovování životnosti LED a vlivy které životnost ovlivĖují. DĤležitým prvkem svítidel jsou napájecí obvody. Jejich vlastnostmi lze ovlivnit životnost celého svítidla. Popíšu nČkteré vlastnosti a vlivy obvodĤ pro napájení LED a jejich funkce, které je potĜeba znát pĜi návrhu. Uvedu nČkolik pĜíkladĤ takovýchto obvodĤ a ukážu konkrétní návrh zdroje pro napájení diod LED a jeho realizaci.

Abstract This work focuses on description of function, analysis of degradation process, measuring lifetime and design thermal and electrical driving circuit for LED. Lifetime power LED basically depends on their working temperature. So some methods for measuring and determine LED lifespan and impacts which affects their lifetime are going to be described. Driving circuits are one of keys of element lamps. Their characteristics can affect lifetime of all lamp. So some properties and impacts of circuits for driving LED's and their functions which are necessary need to know in design will be described . I'll also catalogue some circuits which are suitable for that and show particular design power supply for LEDs and it's realization.

Klíþová slova: LED, luminiscenþní dioda, osvČtlení, životnost, teplotní management, napájení LED

Keywords: LED, light emitting diode, lighting, lifetime, thermal management, LED driving

Bibliografická citace díla KOŽDOĕ, J. Optimalizace napájeni svČtelných zdrojĤ s luminiscenþními diodami LED. Brno: Vysoké uþení technické v BrnČ, Fakulta elektrotechniky a komunikaþních technologií, 2012. 35 s. Vedoucí bakaláĜské práce prof. Ing. Jaroslav Boušek, CSc..

Prohlášení autora o pĤvodnosti díla Prohlašuji, že svou bakaláĜskou práci na téma „Optimalizace napájeni svČtelných zdrojĤ s luminiscenþními diodami LED“ jsem vypracoval samostatnČ pod vedením vedoucího bakaláĜské práce a s použitím odborné literatury a dalších informaþních zdrojĤ, které jsou všechny citovány v práci a uvedeny v seznamu literatury na konci práce. Jako autor uvedené bakaláĜské práce dále prohlašuji, že v souvislosti s vytvoĜením tohoto projektu jsem neporušil autorská práva tĜetích osob, zejména jsem nezasáhl nedovoleným zpĤsobem do cizích autorských práv osobnostních a jsem si plnČ vČdom následkĤ porušení ustanovení § 11 a následujících autorského zákona þ. 121/2000 Sb., vþetnČ možných trestnČprávních dĤsledkĤ vyplývajících z ustanovení § 152 trestního zákona þ. 140/1961 Sb. V BrnČ dne 28.5.2012 ………………………………….

PodČkování Tímto dČkuji vedoucímu bakaláĜské práce doc. Ing. Jaroslavu Bouškovi, CSc. za odborné vedení, cenné pĜipomínky a ochotu pĜi Ĝešení této práce.

Obsah Úvod.....................................................................................................................................6 1 Konstrukce LED.................................................................................................................6 2 Pracovní podmínky diod LED............................................................................................9 2.1 MČĜení životnosti LED..............................................................................................9 2.2 Teplotní management...............................................................................................10 3 Napájení LED...................................................................................................................12 3.1 Požadavky na obvody pro napájení LED................................................................12 3.2 Napájení LED a obvodové Ĝešení napájení..............................................................13 3.3 PĜíklady obvodĤ.......................................................................................................16 4 ěešení práce.....................................................................................................................18 4.1 Vstupní obvod..........................................................................................................19 4.2 Diody LED...............................................................................................................19 4.3 Hlavní þást – zdroj proudu.......................................................................................20 4.4 ěídící þást................................................................................................................23 4.5 MČĜení......................................................................................................................24 5 ZávČr.................................................................................................................................27 6 Seznam literatury..............................................................................................................28 7 Seznamy symbolĤ, veliþin a zkratek................................................................................30 8 Seznam pĜíloh...................................................................................................................31

Seznam obrázkĤ Obr. 1.1: Vznik svČtla v LED [23].............................................................................................7 Obr. 1.2: ZpĤsob uchycení a kontaktování þipu [12].................................................................9 Obr. 1.3: Nanesení luminoforu a závislost jeho množství na výsledné vlastnosti svČtla [12]...9 Obr. 2.1: PĜíklad zmČĜených hodnot svČtelného toku v prĤbČhu þasu [26].............................12 Obr. 2.2: ěez výkonovou LED a její teploty [3]......................................................................13 Obr. 2.3: Tepelné schéma chlazení LED..................................................................................15 Obr. 3.1: Napájecí obvod pro napájení 50W LED svČtlometu s LT3755 [21].........................19 Obr. 3.2: Zapojení obvodu LM3414 [13].................................................................................20 Obr. 3.3: Lineární zdroj pro LED s MAX16824 [17]..............................................................20 Obr. 3.4: Blokové schéma obvodu AL9910.............................................................................24 Obr. 4.1: Schéma obvodu s AL9910........................................................................................24 Obr. 4.2: Schéma zapojení filtru..............................................................................................25 Obr. 4.3: Deska plošných spojĤ filtru (mČĜítko 1:1)................................................................25 Obr. 4.4: XM-L High Voltage..................................................................................................25 Obr. 4.5: Schéma zapojení hlavní þásti....................................................................................28 Obr. 4.6: Deska plošných spojĤ hlavní þásti (mČĜ. 2:1)...........................................................28 Obr. 4.7: Schéma zapojení Ĝídící þásti......................................................................................29 Obr. 4.8: Deska plošných spojĤ Ĝídící þásti (mČĜ. 2:1).............................................................29 Obr. 4.9: Filtr............................................................................................................................30 Obr. 4.10: ěídící þást................................................................................................................30 Obr. 4.11: Hlavní þást...............................................................................................................31 Obr. 4.12: Hlavní þást, horní pohled, rozsvícené diody LED..................................................31 Obr. 4.13: NapČtí na snímacím odporu R1...............................................................................32 Obr. 4.14: NapČtí UD-S na spínacím tranzistoru.....................................................................32 5

Úvod OsvČtlení pomocí diod LED zaþíná být zajímavé, zvláštČ kvĤli stále se zvyšující úþinnosti, která pomalu zaþíná pĜevyšovat þasto používané a úþinné svČtelné zdroje – nízkotlaké sodíkové výbojky. Diody LED mají dobré barevné podání, které se u nČkterých typĤ blíží barevnému podání žárovek. Další výhodou je jejich dlouhá životnost, která je ovšem závislá na pracovních podmínkách, zejména na pracovní teplotČ. A právČ Ĝešení teplotního managementu a napájení LED bude souþástí této práce. ZamČĜím se hlavnČ na výkonové diody vhodné k osvČtlování. V prvé þásti popíšu funkci a konstrukci diod LED a jejich degradaþních mechanismĤ, v návaznosti zmíním i mČĜení a vyhodnocování jejich životnosti. Protože je životnost závislá pĜedevším na jejich pracovní teplotČ, uvedu i zjednodušený návrh chlazení. Shrnu vlastnosti obvodĤ pro napájení diod LED, jejich vlivy na diody a nČkolik obvodĤ detailnČ rozeberu. Pomocí vybraného obvodu navrhnu a zkonstruuji zdroj pro napájení LED.

1 Konstrukce LED SvČtelná dioda, LED (aj. Light Emitting Diode) nebo taky elektroluminiscenþní dioda je založena na PN pĜechodu. PĜechod je složen hlavnČ z polovodiþĤ typu AIIIBV s vysokou þistotou, dotované malým množstvím pĜímČsí. Tyto pak vytváĜejí oblasti s vČtší koncentrací elektronĤ polovodiþ typu N (nadbytek elektronĤ) a dČr, polovodiþ typu P (nadbytek dČr). Mezi tČmito oblastmi se nachází právČ pĜechod PN. Ten funguje jako bariéra zabraĖující toku elektronĤ a dČr z jednotlivých oblastí v ustáleném stavu. Pro uvolnČní elektronu z valenþního pásu do pásu vodivostního musí být ve vodivostním volné místo a musí být elektronu dodána energie, která mu umožní pĜechod do vodivostního pásu. Mezi tČmito pásy je zakázaný pás, který udává minimální energii pro pĜechod z valenþního do vodivostního pásu a naopak. Pokud je elektron ve vodivostním pásu, mĤže rekombinovat s dírou ve valenþním pásu, v tom pĜípadČ dojde k uvolnČní energie, která je rovna právČ energii, kterou potĜeboval k pĜechodu do vodivostního pásu. Tato energie se mĤže uvolnit ve formČ fotonu. U bČžných diod zpĤsobuje ohĜev materiálu, ale u LED se mĤže vyzáĜit ve formČ infraþerveného (IR), viditelného nebo ultrafialového (UV) záĜení.

Obr. 1.1: Vznik svČtla v LED [23]

6

PĜiložením dostateþnČ velkého napČtí správné polarity na diodu dojde k pĜekonání bariéry (zakázaného pásu). Proto se elektrony z oblasti N mĤžou pohybovat pĜes pĜechod, kde v oblasti P s majoritní koncentrací dČr rekombinují. Každý rekombinovaný elektron pĜechází z vyššího energetického stavu do nižšího a uvolní se kvantum energie (viz. Obr. 1.1). Takto se mČní elektrická potenciální energie na elektromagnetickou. Vlnová délka závisí zvláštČ na šíĜce zakázaného pásu, která plyne z použitého polovodiþového materiálu a pĜímČsí. [23] Polovodiþe pro výkonové diody LED jsou vČtšinou založeny na gáliu. ýervené svČtlo mĤže vznikat v polovodiþích AlGaAs, které jsou používány pro signalizaci, tak i pro displeje. Tyto byly první prĤmyslovČ používané. V polovodiþích o složení InGaAlP mĤže vznikat záĜení o dominantní vlnové délce od þervené až po žluto-zelenou. Ty se pak využívají pro signalizaci, dopravní znaþení, mobilní telefony þi automobilové aplikace. Modré þi zelené svČtlo vzniká v polovodiþích o složení InGaN, které se používají pro signalizaci, dopravní znaþení, automobily a mobilní telefony. Modré diody tohoto složení se taktéž používají pro vytváĜení bílého svČtla. [6] Bílé svČtlo mĤže vznikat dvČma zpĤsoby. Buć se použijí tĜi jednotlivé LED, þervená, zelená a modrá a výsledné svČtlo se takto složí. Druhou variantou je použití modré nebo ultrafialové (UV) LED a pomocí fosforescence luminoforu se pĤvodní svČtlo o dané vlnové délce pĜemČní na jiné vlnové délky. Výhoda použití tĜech LED a skládání spoþívá ve velkém množství barev a odstínĤ, které je možné takto získat. ZpĤsob skládání barev používá v barevných displejích, kde je potĜeba mít všechny barvy. VČtšinou jsou to velkoformátové displeje, protože tam jsou jiné technologie obtížnČ aplikovatelné. Dále se používají pro podsvícení displejĤ založených na tekutých krystalech (LCD). U nich se využívá možnosti mČnit barvy a odstíny pro rozšíĜení zobrazovaného spektra barev. Nevýhody spoþívají v rozdílném stárnutí jednotlivých diod a to pak vede ke zmČnČ v generovaných odstínech. Další možnost je použití ultrafialových LED a složení tĜí luminoforĤ, které pĜemČĖují UV svČtlo na svČtlo o potĜebných vlnových délkách, podobnČ jako u fluorescenþních trubic. Výhodou je nezávislost vzniklého svČtla na odchylkách diody, svČtlo je závislé pouze na použitých luminoforech. Avšak použité ultrafialové svČtlo zpĤsobuje problémy, protože použité materiály mu musí odolat a pĜípadné úniky mĤžou zpĤsobit další potíže. Takové diody se nevyrábČjí, kvĤli malé úþinnosti luminoforĤ a potížích s úniky UV záĜení. NejpoužívanČjší bílé diody jsou založeny na modré LED a žlutozeleném luminoforu, který mČní þást modrého svČtla. Vznikající svČtlo má spojité a široké spektrum. To mĤže zajistit dobré podání barev, avšak chybí þást zeleného a þerveného svČtla. Jednoduchost a dostateþné barevné podání souþasnČ s dobrou tepelnou stabilitou odstínu vytváĜeného svČtla patĜí mezi výhody. [16] ýip je potĜeba vhodnČ zapouzdĜit. Takže se vhodným zpĤsobem fixuje na podložku, ta je buć kovová, keramická nebo i jiná. Existují tĜi používané zpĤsoby pĜipojení, prvním je flipchip, kdy se obrácený þip pĜilepí nebo spíše pĜipájí na podložku a vyzaĜuje svým horním povrchem (ten je tvoĜen safírovým substrátem z výroby þipu). Dalším možným zpĤsobem je klasický zpĤsob, kdy se þip uchytí na podložku a pĜívody se pĜibondují, v drtivé vČtšinČ to jsou zlaté drátky. Pak svČtlo vychází pĜímo z oblasti pĜechodu. Poslední metoda má název ThinGaN, kdy se safírový substrát odstraní, potom zĤstane jenom oblast pĜechodu a ta se umístí na vhodnou podložku. Více je to pochopitelné z Obr. 1.2.

7

Obr. 1.2: ZpĤsob uchycení a kontaktování þipu [12]

Poté se u bílých LED nanese vrstva luminoforu, jehož složení a množství zásadním zpĤsobem urþuje vlastnosti svČtla, jako jsou barevná teplota a index podání barev Ra (Color Rendering Index – CRI), viz. Obr. 1.3. Jeho vlastnosti, zejména tepelná a chemická, mají podstatný vliv na zmČny ve svČtelném toku z diody jak pĜi zmČnČ teplot, tak hlavnČ v prĤbČhu þasu. Nakonec je celek zapouzdĜen buć v þirém nebo zbarveném epoxidu anebo u výkonových LED je zakápnut silikonovým gelem. Tímto se mĤže ovlivnit smČrová vyzaĜovací charakteristika diody, ale zároveĖ zvláštČ gel u výkonových LED postupem þasu mČní své vlastnosti a to má negativní dopad na vyzáĜený svČtelný tok. [12]

Obr. 1.3: Nanesení luminoforu a závislost jeho množství na výsledné vlastnosti svČtla [12]

8

2 Pracovní podmínky diod LED 2.1

MČĜení životnosti LED

Životnost vČtšiny svČtelných zdrojĤ je udávána jako stĜední doba, zmČĜená na urþitém množství vzorkĤ, bČhem které dojde k selhání a tím i celkovému ukonþení funkce. Avšak životnost LED, zvláštČ výkonových, je natolik dlouhá, že bylo potĜeba stanovit jiný zpĤsob, podle kterého se urþí životnost jak jednotlivé diody, tak i celého svítidla. Publikace zabývající se mČĜením svČtelných zdrojĤ jsou vydávány napĜíklad spoleþností Illuminating Engineering Society (IES). NČkteré dokumenty, které vydala se zabývají právČ mČĜením a stanovováním životnosti svČtelných zdrojĤ založených na diodách LED. Jedná se zvláštČ o dokument LM-80-08 s názvem: „Measuring Lumen Maintenance of LED Light Sources“ z roku 2008. V tomto popisuje potĜebné informace pro opakovatelné mČĜení LED a parametry, které je potĜeba mČĜit a udržovat. Místo mČĜení života se podle LM-80-08 mČĜí pokles vyzáĜeného svČtelného toku v prĤbČhu þasu. Tomuto se Ĝíká pokles svČtelného toku (aj. lumen depreciation), opaþné hodnotČ se Ĝíká zĤstatek svČtelného toku (aj. lumen maintenance). Tento zĤstatek je v prĤmyslu þasto používán a udává zbývající svČtelný tok, který po urþité dobČ daný svČtelný zdroj vyzaĜuje. VČtšinou je v procentech výchozí hodnoty. Znaþení zĤstatku se uvádí jako LP, kde L znamená pĤvodní hodnotu svČtelného toku a P je procentní zĤstatek pĤvodního svČtelného toku po uplynutí urþité doby. Takže napĜíklad L 97 udává jak dlouho trvá, dokud svČtelný tok nepoklesne na 97 % pĤvodního toku (3% pokles). Minimální doba mČĜení, podle LM-80-08 je 6000 hodin, preferovaná 10 tisíc hodin. MČĜí se v periodách 1000 hodin nebo kratších. Po tuto dobu se udržují teploty pĜechodu na tĜech hodnotách, 55°C, 85°C a poslední si stanovují výrobci. Takové mČĜení jsou þasovČ velice nároþné a ještČ je nutno mČĜit na více diodách, pro omezení výrobních tolerancí a odchylek. Avšak z tČchto mČĜení nelze pĜímo zjistit užiteþnou dobu života LED. Proto skupina Alliance for Solid State Illumination Systems and Technologies (ASSIST) zveĜejnila nČkolik doporuþení, která stanovují užiteþnou dobu, jako dobu po kterou svČtelný zdroj dodává potĜebný svČtelný tok pro danou aplikaci. Tato doporuþení stanovují, že pro všeobecné osvČtlení by nemČly úrovnČ osvČtlení klesnout pod 70 % poþáteþní hodnoty, zvláštČ pokud je pokles postupný. Pro tyto pĜípady ASIST uvádí užiteþnou dobu života jako L70. Pro dekorativní osvČtlení je takto stanoven možný pokles 50 % a užiteþná doba takového svČtelného zdroje na dobu L50. Doby L70 a L50 jsou þasto používány u svČtelných zdrojĤ založených na diodách LED. Avšak než klesne svČtelný tok na 70 % pĜípadnČ 50 % pĤvodního toku, je potĜeba mnohem delší dobu než stanovuje LM-80-08. Proto výrobci výslednou dobu extrapolují ze zmČĜených hodnot. Pro jasnČjší stanovení doby života jak jednotlivých LED a jejich polí þi modulĤ, tak i pro celé svČtelné zdroje s LED nadále vznikají další normy a pĜedpisy. PĜi mČĜení svČtelných zdrojĤ se zohledĖuje životnost napájecí elektroniky, tak i podmínky prostĜedí, kde bude zamýšlený svČtelný zdroj používán. PĜíklad mČĜení podle LM-80-08 a extrapolace je na Obr. 2.1. [5] [18] [26]

9

Obr. 2.1: PĜíklad zmČĜených hodnot svČtelného toku v prĤbČhu þasu [26]

2.2

Teplotní management

Pro dosažení dlouhé životnosti LED je potĜeba zajistit správné pracovní podmínky. PĜedevším jde o teplotu þipu, dále pak proud diodou a teplotu okolí (Obr. 2.2). Tyto teploty je potĜeba udržet co nejmenší a to je možné dosáhnout nČkolika zpĤsoby. První možností jak udržet nízké pracovní teploty LED je použití chladiþe. To je u výkonových diod témČĜ nutností, protože množství vznikajícího tepla i pĜes jejich dobrou úþinnost je velké. Další možností je použití více diod. V takovém pĜípadČ je pro stejný svČtelný tok potĜeba menšího pĜíkonu do každé z diod. Výsledkem je lepší úþinnost každé diody, pĜi použití pĤvodnČ zamýšlených diod a lepší plošné rozložení tepla. Použití více diod snižuje nároky na chlazení a zároveĖ pĜi nižší pracovní teplotČ dále zlepšuje úþinnost každé diody. Také je možné použít více diod s menším výkonem a tím i s menší cenou. Množství a druh použitých diod urþuje cenu svítidla, proto je nutné pro danou aplikaci zvolit správný typ a množství LED. [25] Maximální teplota þipu mĤže v souþasné dobČ dosáhnout pro polovodiþe bČžných 150 °C, pĜiþemž doba života L70 se pĜi takovéto teplotČ pohybuje nad 20 000 hodin. PĜi teplotách menších se životnost zvČtšuje. Podobné to je i s teplotou okolí, kde menší teplota zvČtšuje dobu života (pomaleji stárne gelová þoþka nebo epoxidové pouzdro). ZároveĖ pĜi menších teplotách mají LED lepší úþinnost. Menším proudem je možné dosáhnout menších teplot a tím i delší životnosti, avšak s menším proudem klesá svČtelný tok. [3] Diody LED se vČtšinou vyrábí v pouzdrech, která se musí pĜipájet na plošný spoj, jenž zajistí odvod vznikajícího tepla. Pro aplikace, kde není potĜeba vysoký svČtelný výkon nebo v aplikacích, kde je potĜeba krátké impulzy, je možné diody pĜipájet na desku s plošnými spoji 10

se základním materiálem z organických materiálĤ. Pro výkonové aplikace se LED pájejí na plošné spoje s kovovým základním materiálem (aj. metal core printed circuit boards – MCPCB), vČtšinou to je hliník, který vznikající teplo odvede do chladiþe. Pro pĜesný návrh je nutno poþítat i s tepelným odporem pájeného spoje, tepelným odporem plošného spoje pod LED nebo izolaþního materiálu pod LED v pĜípadČ MCPCB a jeho pĜechodu na pĜípadný chladiþ a odporu chladiþe. NČkteĜí výrobci vyrábČjí diody urþené k pĜímé montáži na chladiþ. U takových diod je základní substrát buć keramický nebo kovový. [15] [19] [20] [25]

Obr. 2.2: ěez výkonovou LED a její teploty [3]

Výkonové diody LED (napĜ. Obr. 2.2) se vČtšinou vyrábČjí velice malé a je potĜeba nČjakým zpĤsobem z nich odvést vznikající teplo. Takže každý výrobce takových diod udává tepelný odpor RTH j-sp, jenž uvádí v katalogových listech dané diody. Je to tepelný odpor mezi þipem LED a pájecím spojem, vČtšinou urþeným pro odvod tepla. Pomocí tepelného odporu RTH j-sp je možné z teploty pájecího bodu zjistit teplotu þipu (1), napĜ. pĜi mČĜení životnosti.

T j T sp  RTH

·P LED  T sp  RTH

j‚sp

‚3

·I LED·10 ·U LED

j ‚sp

je teplota pĜechodu kde Tj Tsp teplota pájecí plošky RTH j-sp tepelný odpor pĜechod–pájecí bod ztrátový výkon LED PLED proud LED ILED napČtí na LED ULED

(1)

[°C] [°C] [°C W-1] [W] [mA] [V]

Dioda je pĜipájena na desku s plošnými spoji, která u ménČ výkonných aplikací funguje jako chladiþ pro odvod tepla, ale u výkonnČjších aplikací funguje jako montážní prvek, který slouží k odvodu tepla a k uchycení diody na chladiþ. Hlavním z úkolĤ návrháĜe svČtelných zdrojĤ založeného na LED je právČ navrhnutí patĜiþného chladiþe. Parametry chladiþe závisí na možnostech, které návrháĜ má, zejména na tom, jaké jsou maximální možné rozmČry svítidla a chladiþe, vlastnosti pracovního prostĜedí, cena svítidla a jeho životnost. Vzhledem k 11

dlouhé životnosti samotných LED je velice dĤležitá životnost napájecí elektroniky. Použité elektronické souþástky mohou znaþnČ ovlivnit jak životnost celého svítidla, tak i jeho spotĜebu a úþinnost. Pro návrh chladiþe diod LED je možné sestavit tepelné schéma, podle kterého se chladiþ navrhne. V tomto uvádím jednodušší tepelné schéma (Obr. 2.3), ve kterém je zdroj tepla dioda LED se svým ztrátovým výkonem PLED a tepelným odporem pĜechod – pájecí bod RTH j-sp. Za ním následuje tepelný odpor pájecí bod – chladiþ RTH sp-h , který zahrnuje tepelný odpor pájeného spoje, plošného spoje (lze vČtšinou najít u výrobce nebo dodavatele MCPCB) a pĜechodu spoj – chladiþ. Poslední je tepelný odpor chladiþe RTH h-a, který tĜeba urþit. Chladiþ je umístČn v prostĜedí s teplotou Ta. Nejvyšší tepelný odpor se vypoþte ze vzorce (2). Pokud je jako chladiþ použit plošný spoj je výpoþet složitČjší, protože se musí zahrnout plocha desky a spojĤ, materiál desky, prokovy a jejich vlastnosti. V takových pĜípadech je možné vycházet z dokumentĤ výrobcĤ, kde jsou tepelné odpory pro doporuþené pájecí plošky a pro prokovy pro odvod tepla již vypoþteny, viz. [8] [19] [20] [24] [25]

RTH h‚a 

ƚT ‚RTH P LED

j ‚sp

‚RTH sp‚h 

T j ‚T a ‚ RTH U LED·I LED

j‚sp

‚RTH

sp‚h

(2)

Obr. 2.3: Tepelné schéma chlazení LED

3 Napájení LED 3.1

Požadavky na obvody pro napájení LED

MĤže se vyskytnout nČkolik pĜípadĤ, které mĤžou životnost zkrátit, zhoršit parametry diody nebo dokonce mĤžou zpĤsobit zniþení diody. Prvním pĜípadem je pĜetížení jedním ojedinČlým pulzem, který mĤže vzniknout napĜíklad pĜi manipulaci. Je to elektrostatický výboj (aj. electrostatic discharge – ESD) nebo proudový ráz pĜi nČkterých pĜechodových jevech. Takový stav bývá nazýván elektrickým pĜetížením (aj. Electrical overstress – EOS). MĤže zpĤsobit právČ zhoršení parametrĤ nebo zniþení diody. 12

To se mĤže projevit buć zkratem nebo pĜerušením diody. V takovém pĜípadČ je limitujícím faktorem proudová hustota þipu a vlastnosti pĜívodĤ k þipu. Velká proudová hustota mĤže znamenat elektromigraci zvláštČ v místech spojení þipu s pĜívodními drátky. Toto mĤže zpĤsobit až odpojení pĜívodĤ od þipu. V pĜípadČ velkého proudového pulzu mĤže nastat pĜerušení pĜívodních drátkĤ podobnČ jako u pojistky. Dalším pĜípadem je napájení LED pomocí opakovaného pulzního proudu (pulznČ-šíĜková modulace (aj. pulse width modulation – PWM)). Proud modulovaný PWM vČtšinou slouží pro regulaci jasu a mĤže, ale i nemusí zpĤsobit zkrácení života diody. Záleží jak velký proud teþe diodou v pulzu a jaký je povolený pulzní proud. KvĤli nelineární závislosti svČtelného toku na proudu tekoucím diodou, se pĜi zvyšování proudu diodou svČtelný tok nezvČtšuje v pĜímé úmČĜe ke zvČtšenému proudu. Takže napĜíklad pĜi dvojnásobném proudu, není výstupní tok dvojnásobný, ale menší (s vČtším proudem diodou její úþinnost klesá). PĜi buzení diody stejnosmČrným a pulzním proudem o stejné stĜední hodnotČ se tato nelinearita projeví a dioda LED má pĜi stejnosmČrném buzení vČtší svČtelný tok než pĜi pulzním. PĜi zmČnČ proudu diodou se mČní jak úþinnost, tak i barevná teplota. Tato zmČna je v aplikacích citlivých na zmČny barevné teploty, napĜíklad v podsvícení displejĤ, nežádoucí. Proto se používá pulznČ–šíĜková modulace, u které se zajistí, že proud v každém pulzu je stejný a nezávislý na stĜídČ. Takto se zaruþí malá zmČna barevné teploty a zároveĖ je možné mČnit jas zmČnou stĜídy i pĜes menší úþinnost takového Ĝešení. Poslední možnost je napájení LED proudem, který je zvlnČný. Takové napájení se využívá u mČniþĤ, kde je nárĤst proudu omezen vhodnou indukþností. V takovém pĜípadČ je proud udržován pomocí Ĝídící elektroniky na urþité stĜední hodnotČ, kolem které se pohybuje, zvlnČní proudu diodou je stejné jako zvlnČní proudu cívkou. Je to vlastnČ urþitým zpĤsobem zapojený mČniþ, který pracuje v režimu spojitých proudĤ. PĜi návrhu je potĜeba dbát na to, aby maximální proud nepĜekraþoval hodnoty povolené výrobcem LED. Tyto pĜípady mĤžou nastat jak pĜi manipulaci, tak i pĜi napájení LED a je vhodné je respektovat pĜi manipulaci a navrhovat svítidla s respektem k nim. [22]

3.2

Napájení LED a obvodové Ĝešení napájení

Podle výše napsaného musí napájecí obvody pro LED splĖovat urþité elektrické vlastnosti, které pokud možno neovlivní životnost a svČtelné parametry LED. Dále pak, by mČl mít obvod další funkce, jenž souvisí s aplikací ve které bude použit, kupĜíkladu možnost ovládání, stmívání. PĜi návrhu napájecí elektroniky a výbČru vhodného obvodu je potĜeba se zamČĜit na nČkolik oblastí: D

požadovaný proud LED

D

závislost mezi napČtím na diodách LED a napájecím napČtím

D

vyhodnocování teploty a funkce LED

D

úþinnost

D

spotĜeba ve vypnutém stavu

D

stmívání a zpĤsob stmívání 13

D

typ a poþet LED v sérii (ĜetČzci) poþet takovýchto ĜetČzcĤ

D

potĜeba a zpĤsob komunikace s nadĜazeným systémem

D

potĜeba vyhodnocování dalších parametrĤ

D

celkové rozmČry a cena

Uvedený seznam zohledĖuje nČkolik z požadavkĤ a parametrĤ napájecí elektroniky, které je potĜeba pĜi návrhu uvažovat. Seznam dále rozepíšu a uvedu nČkolik pĜíkladĤ integrovaných obvodĤ (IO), které tyto požadavky nČjakým zpĤsobem realizují. Prvním zmínČným parametrem je požadovaný proud LED. Proudem se urþuje hodnota svČtelného toku z každé diody. Závislost svČtelného toku na proudu uvádí výrobce LED u každého typu diody v katalogovém listu, stejnČ jako závislost zmČny svČtelného toku na teplotČ. Každá dioda má zmČĜených nČkolik parametrĤ, podle kterých jsou výrobcem rozdČleny do nČkolika výkonnostních kategorií. Jak podle svČtelného toku pĜi daném proudu, tak podle barevné teploty pro bílé þi dominantní vlnové délky pro barevné LED. NČkteré jsou rozdČleny i podle napČtí v propustném smČru. Výsledný požadovaný svČtelný tok je dán proudem diodou a jejich poþtem, teplotou þipu a použitou optickou soustavou. PĜi návrhu je tĜeba stanovit potĜebný výstupní svČtelný tok, dále zjistit proud diodami. Buć se proud stanoví kvĤli dosažení potĜebné úþinnosti nebo se vypoþte a podle toho se urþí potĜebný poþet diod LED. Podle proudu se napájecí elektroniky vČtšinou dČlí do skupin pro malé proudy a velké proudy diodami LED. Striktní hodnotu proudĤ pro každou skupinu nelze stanovit, ale dČlení je stanoveno podle aplikace ve které se daný obvod používá. [11] Další parametr je závislost mezi napČtím na diodách LED a napájecím napČtím. Tímto se urþí potĜebná topologie pĜípadného mČniþe, buć zvyšovací (aj. Boost, Step-up), snižovací (aj. Buck, Step-down) nebo kombinace zvyšovacího a snižovacícho (aj. Buck-Boost, SEPIC, Flyback). Pokud je napájecí napČtí vČtší než napČtí na LED, pak i lineární regulátor mĤže být dobrou volbou. Lineární regulátor je oproti spínanému mČniþi vČtšinou jednodušší, potĜebuje ménČ místa na desce díky menšímu poþtu potĜebných souþástek. Dále pak témČĜ nevyzaĜuje elektromagnetické rušení (aj. Electromagnetic Interference – EMI) a dokáže dodávat potĜebný výstupní proud dokud je napČtí na zdroji VIN vČtší než souþet napČtí na diodách plus minimální úbytek na regulaþním þlenu (3). U I N MIN  U LED·nU D

(3)

kde UIN MIN je nejmenší napájecí napČtí pro potĜebný výstupní proud [V] n poþet LED [-] UD minimální úbytek na regulaþním þlenu [V] Nevýhodou je výkonová ztráta, která v pĜípadČ vČtších výstupních proudĤ a velkého rozdílu VIN a napČtí na LED je taková, že již vyžaduje chlazení regulaþního þlenu nebo obvodu. Použitím spínaného mČniþe je možné dosáhnout lepší úþinnosti, avšak tyto vyzaĜují elektromagnetické záĜení a vČtšinou obsahují více souþástek. RozmČry na desce záleží na spínací frekvenci. Pro malé proudy je možné dosáhnout pĜi vyšších frekvencích rozmČrĤ srovnatelných nebo i menších než s lineárními regulátory. S volbou daného zpĤsobu napájení souvisí i úþinnost. Úþinnost je dĤležitá zejména v 14

aplikacích, které jsou napájeny bateriemi a kde není možné další vznikající teplo odvádČt do okolí. S úþinností je spjata i spotĜeba ve vypnutém stavu. Ta je dĤležitá jak u bateriovČ napájených zaĜízení, tak i u dalších zaĜízení, kde je potĜeba mít co nejmenší spotĜebu. To je v dnešní dobČ zvyšujících se cen energií jeden z dĤležitých aspektĤ pro síĢovČ napájené spotĜebiþe. V nČkterých aplikacích je potĜeba mČĜit teplotu LED a vyhodnocovat jejich stav. NČkteré obvody pro napájení diod pĜímo mČĜí jejich teplotu a pĜi pĜekroþení omezí proud diodami. Avšak nČkteré slouží jen k napájení a teplotu mČĜí Ĝídící obvod, který podle této pĜípadnČ upravuje proud pĜes LED. Vyhodnocování stavu je nutné v aplikacích, kde je potĜeba vyhodnocovat funkþnost diod a v pĜípadČ jejich nefunkce vyvolat stav poruchy nebo napĜíklad zapnout náhradní LED. Regulaci svČtelného toku je možné dosáhnout vhodným stmíváním. U napájecích obvodĤ je regulace jasu Ĝešena nČkolika možnostmi. Efektivním zpĤsobem je pulznČ-šíĜková modulace, která je má dobrou úþinnost a nezpĤsobuje zmČny v barevném podání. Dalším zpĤsobem je prostá regulace výstupního proudu. Vstupem je napĜíklad zmČna odporu nebo zmČna referenþního napČtí. Avšak zmČnou proudu se mČní barevné podání. NČkteré obvody urþené pro napájení LED ze síĢového napČtí umožĖují regulaci jasu pomocí fázové regulace, která se používá pro napájení svČtelných zdrojĤ se žárovkami. [2] NČjaké obvody mají více výstupĤ pro napájení nČkolika svČtelných Ĝad, vČtšinou sériovČ zapojených LED. Ty mohou být použity v osvČtlovacích aplikacích, kde je potĜeba velký svČtelný tok a ten se získává z vČtšího množství diod. Nebo se používají v podsvíceních displejĤ, kde je potĜeba dosáhnout rovnomČrného podsvícení. Proto je v takových pĜípadech dĤležité, aby každou Ĝadou LED protékal stejný proud. PĜi výbČru vhodného obvodu je potĜeba se zamČĜit na poþet takovýchto Ĝad a napČtí každé Ĝady. Komunikace s nadĜazeným systémem se používá ve vČtších systémech, kdy je potĜeba monitorovat funkci LED a zároveĖ nastavovat nČkteré parametry. V jednodušších aplikacích staþí monitorovat funkci nebo teplotu LED a to vČtšinou pomocí jednoho daného vývodu IO pro napájení LED. SložitČjší aplikace používají k monitorování, buć nČkteré používané sbČrnice (napĜ. SPI, I C) nebo monitorovací obvody, které stav LED monitorují napĜíklad ve spínacím cyklu pulznČ-šíĜkové modulace a tyto poté vysílají buć bezdrátovČ (napĜ. ZigBee) nebo drátovČ (napĜ. Ethernet, DMX512, Power Line). Power Line znamená, že se dané data pĜenášejí pĜes napájecí vodiþe ke svítidlu. 2

V urþitých pĜípadech je potĜeba sledovat napĜíklad okolní osvČtlení a podle toho pak regulovat jas, což je typické pro bateriovČ napájené zaĜízení. To se vČtšinou Ĝeší pĜes snímaþ osvČtlení, který komunikuje s Ĝídícím systémem a ten napĜíklad upravuje podsvícení displeje podle úrovnČ okolního osvČtlení, pro dosažení dobré þitelnosti a úspory baterie. RozmČry a cena závisí na všech potĜebných možnostech a vlastnostech. RozmČry se dají ovlivnit zpĤsobem napájení, tedy volbou lineárního nebo spínaného regulátoru. U spínaného mČniþe zejména spínací frekvencí. Cena závisí na použitých souþástkách, možnostech zapojení a potĜebných funkcích. Použitím souþástek s lepšími parametry, dobrým návrhem a dĤkladným testováním, lze dosáhnout dobré životnosti napájecí elektroniky. To vČtšinou navýší cenu svítidla. [9] [10] [21]

15

3.3

PĜíklady obvodĤ

Prvním pĜíkladem je obvod LT3755 firmy Linear Technology. Jedno z možných zapojení je na Obr. 3.1. Zapojení funguje jako zvyšovací mČniþ, který zvyšuje napČtí z napájecí sítČ automobilu na napČtí vyšší, potĜebné pro napájení Ĝady LED. Mimoto mĤže být obvod zapojen i ve vČtšinČ dalších používaných topologiích (Buck, Buck-Boost, SEPIC, Flyback). MĤže fungovat v režimu konstantního proudu nebo i konstantního napČtí, což mĤže být použito k nabíjení akumulátorĤ nebo k ochranČ souþástek v pĜípadČ pĜerušení ĜetČzce LED. V takovém pĜípadČ je sepnut tranzistor uvnitĜ obvodu a na výstupu OPENLED je nízká logická úroveĖ. Proud diodami se mČĜí na vstupech ISP a ISN mezi které je zapojen mČĜící odpor. Úbytek na tomto odporu je 100 mV a je možné ho zmenšit nastavením daného napČtí na vstup CTRL menšího než 1,2 V. Tímto se dá regulovat výstupní proud, jakož i výsledný svČtelný tok a to buć kvĤli stmívání nebo kvĤli teplotní ochranČ (RT1). SvČtelný tok diod je možné regulovat i pomocí pulznČ-šíĜkovČ modulovaného signálu pĜivedeného na vstup PWM. Pomocí vstupu SHDN/UVLO je možné obvod uvést do úsporného stavu, buć pro omezení spotĜeby ve vypnutém stavu nebo pro zamezení hlubokého vybití napájecích baterií. Úþinnost uvedeného zapojení je nad 90 % v celém rozsahu napájecích napČtí. [14]

Obr. 3.1: Napájecí obvod pro napájení 50W LED svČtlometu s LT3755 [21]

Dalším obvodem je LM3414 firmy Texas Instruments (Obr. 3.2), pracuje pouze jako snižující mČniþ. Obvod funguje podobnČ jako bČžné mČniþe pracující v režimu spojitých proudĤ s tím, že zátČž (diody LED) je zapojena ve smyþce s cívkou. Takže diodami LED teþe zvlnČný proud o potĜebné stĜední hodnotČ, která pĜibližnČ udává výsledný svČtelný tok. PĜi návrhu se zvolí pĜípustné zvlnČní, aby nebyl pĜekroþen maximální proud LED a vypoþte se indukþnost cívky. Obvod umožĖuje nastavení stĜední hodnoty proudu pomocí odporu zapojeného na vývod IADJ (ve skuteþnosti je proud LED závislý na proudu tekoucím z tohoto vývodu). Takto je možné obvod vylepšit i o teplotní omezení, jehož možné zapojení je uvedeno na Obr. 3.2 z katalogového listu. Obvod obsahuje snímací rezistor i spínací tranzistor, takže zapojení je jednoduché a zabírá málo místa na desce. Pomocí PWM signálu pĜivedeného na vstup DIM je možné regulovat jas diod. [13] 16

Obr. 3.2: Zapojení obvodu LM3414 [13]

Obvod MAX16824 firmy Maxim Integrated Products je lineární napájeþ LED (Obr. 3.3). Napájecí napČtí proto musí být vČtší než napČtí na ĜadČ LED, regulaþním prvku a snímacím odporu. Obvod obsahuje tĜi samostatné kanály. Proud každým se nastavuje snímacím rezistorem zapojeným mezi patĜiþný vývod CS1 až CS3, kdy je na tomto úbytek 200 mV. Mezi tímto vývodem a vývodem OUT1 až OUT3 je regulaþní prvek – MOS-FET, který je Ĝízen tak, aby byl výstupní proud pĜes danou Ĝadu LED konstantní. SvČtelný tok je možné regulovat pro každý kanál samostatnČ PWM signálem pĜivedený na korespondující vstup PWM1 až PWM3. [17]

Obr. 3.3: Lineární zdroj pro LED s MAX16824 [17]

17

Posledním obvodem je AL9910 (Obr. 3.4). Obvod obsahuje vČtšinu potĜebných þástí, jako je mČĜení a regulace proudu pĜes externí odpor (vstup CS), Ĝízení jasu a ovládání spínacího prvku. Spínací MOS-FET je umístČn mimo obvod (výstup GATE). Dále obsahuje vstup pro PWM stmívání (PWM_D), který pĜivedením na zem vypne obvod a pĜivedením na VDD AL9910 zapne. A vstup pro analogové stmívání (LD).

Obr. 3.4: Blokové schéma obvodu AL9910

4 ěešení práce Zde je ukázáno konkrétní Ĝešení této práce. Jak již bylo výše uvedeno, zapojení vychází z obvodu AL9910, který je právČ vhodný pro napájení diod LED. Zjednodušené schéma je na Obr. 4.1.

Obr. 4.1: Schéma obvodu s AL9910

18

Obvod je rozdČlen na nČkolik þástí. Vstupní obvod obsahuje filtr, usmČrĖovaþ a hlavní filtraþní kondenzátory. Filtr je umístČn na samostatné desce ze skloepoxidového laminátu, kvĤli nutnosti použít vývodové souþástky. ěídící elektronika je na samostatné desce z obdobného materiálu. Hlavní þást obvodu, tedy vlastní napájecí obvod i s diodami LED, je umístČna na plošném spoji s izolovaným kovovým jádrem, kvĤli odvodu tepla.

4.1

Vstupní obvod

První þástí je vstupní obvod, který obsahuje jak filtr kvĤli omezení rušení (C1, L1 a C2), tak i usmČrĖovaþ a filtraþní kondenzátory (B1, C3 a C4). Navíc obsahuje ochranné prvky, tedy termistor R1 pro omezení špiþkového proudu pĜi zapnutí, varistor R2 pro ochranu pĜed pĜepČtím a pojistku F1. Schéma filtru je na Obr. 4.2 a deska na Obr. 4.3.

Obr. 4.2: Schéma zapojení filtru

Obr. 4.3: Deska plošných spojĤ filtru (mČĜítko 1:1)

4.2

Diody LED

Jako svČtelný zdroj jsou použity diody LED firmy Cree XM-L High Voltage Obr. 4.4. Tyto diody obsahují v pouzdĜe nČkolik diod v sérii a pro jejich napájení není potĜeba velký proud. To je výhodné zvláštČ pro síĢovČ napájené svítidla. Jedna dioda má napČtí v propustném smČru typicky 46 V, pĜi 44 mA a teplotČ 85°C.

Obr. 4.4: XM-L High Voltage

19

Použité diody svítí v neutrálním odstínu – teplota chromatiþnosti od 3700 K po 5000 K. Diody v teplejším odstínu mají všeobecnČ horší úþinnost. Naopak diody ve studeném odstínu mají úþinnost pĜemČny elektrické energie na svČtlo lepší, ale nejsou vhodné pro osvČtlování domácností. KvĤli svČtelné pohodČ se do obytných prostor doporuþují svČtla s neutrálním nebo teplým svČtelným odstínem. Neutrální odstín je rovnČž podobný sluneþnímu svČtlu pĜi jasné obloze, což mĤže pĤsobit pĜirozenČ. Vybral jsem LED z nejlepší dostupné výkonnostní skupiny, které mají 200 lm pĜi 44 mA a teplotČ na þipech 85 °C. Konkrétní odstín leží mezi 3750 K a 3875 K a je velice pĜíjemný. Svítí neutrálnČ s lehkým nádechem do žluté. Zapojeny jsou tĜi diody v sérii. Celkový svČtelný tok ze všech diod po ohĜátí je:

Τ n·Τ LED 3·200600 lm

(4)

kde ĭ je celkový svČtelný tok [lm] ĭLED svČtelný tok jedné LED [lm] Minimální poþáteþní svČtelný tok pro náhradu 40 W žárovky je, podle Energy Star, 450 lm pro všesmČrové lampy. Dalším limitem je úþinnost. Ta musí být minimálnČ 50 lm/W pro svČtla o výkonu do 10 W a 55 lm/W pro výkonnČjší svítidla. V pĜípadČ, že napájecí elektronika má 85% úþinnost, pak je celkový pĜíkon 7,14 W (5). P

n·U LED·I LED

ή EL



3·46·0,044 7,14 W 0,85

(5)

kde P je celkový pĜíkon [W] úþinnost napájecí elektroniky [-] ȘEL Výsledná úþinnost je 84,03 lm/W (6) a splĖuje limit Energy Star. V pĜípadČ použití optického þlenu, který by upravoval svČtelný paprsek na požadovaný tvar, by se musela zapoþítat i jeho úþinnost. [4] [7]

ή CEL kde ȘCEL

4.3

Τ P



600 84,03 lm W 7,14

je celková úþinnost

(6)

[lm/W]

Hlavní þást – zdroj proudu

Hlavní þást obvodu obsahuje již zmínČný AL9910, který v sobČ sluþuje vČtšinu potĜebných þástí pro konstrukci zdroje proudu, viz. Obr. 3.4. Napájecí napČtí VIN je stabilizováno vnitĜním stabilizátorem LDO na 7,5 V. Toto napČtí je pĜivedeno na výstup VDD, kde je umístČn filtraþní kondenzátor C1. SouþasnČ je vyvedeno z desky pro napájení Ĝídícího obvodu. Protože obvod obsahuje lineární stabilizátor a potĜebné napČtí reguluje z plného napájecího, je vhodné umístit do série se vstupem VIN srážecí odpor R5, který þást výkonu spotĜebuje. Je vhodné, aby Ĝídící elektronika mČla co nejmenší vlastní spotĜebu. AL9910 je zapojen jako regulátor s konstantní dobou vypnutí, proto je þasovací odpor R3 zapojen na výstup obvodu GATE. To umožní, že stĜída mĤže být vČtší než 50 %. Pomocí výstupu GATE se Ĝídí spínací tranzistor MOS-FET. Proud diodami LED je snímán odporem R1 a je pĜiveden na vstup CS.

20

Po pĜipojení napájení se spustí LDO regulátor a je sepnut spínací tranzistor. Proud diodami LED, indukþností, spínacím tranzistorem a snímacím rezistorem zaþne narĤstat. Jakmile napČtí na R1 vzroste nad 250 mV je tranzistor vypnut. ÚroveĖ je možné snížit zapojením vstupu LD na zdroj s napČtím menším než 250 mV. Tímto zpĤsobem je možné vytvoĜit analogovou regulaci proudu. Po urþité dobČ dané odporem R3 je tranzistor znova sepnut. PotĜebná doba rozepnutí se spoþte jako:



t off  1‚







n·U LED 1 138 1 ·  1‚ · 4,88 γ s U I N NOM f OSC 325 118000

kde toff je doba rozepnutí UIN(NOM) nominální vstupní napČtí fOSC frekvence spínání

(7)

[ȝs] [V] [Hz]

Z této doby se vypoþte odpor R3: R3t off ·25‚224,88·25‚2299,98 k Χ kde R3

je poþítaný odpor

(8)

[kȍ]

Dále se vypoþte hodnota snímacího odporu R1: R1

0,25 0,25  4,94 Χ I LED 0,5· Γ I LED 0,0440,5·0,3…0,044

kde R1 je poþítaný odpor ǻILED zvlnČní proudu LED (30% ILED)

(9)

[ȍ] [A]

Hodnota odporu R1 se použije z Ĝady vyrábČných hodnot, tedy 4,7 ȍ. Pak se proud diodami zvýší na pĜibližnČ 46 mA. A nakonec se vypoþte hodnota indukþnosti: L1 ¢

U I N NOM ‚n·U LED ·D U I N NOM ‚n·U LED ·U LED   Γ I LED· f OSC Γ I LED· f OSC·U I N NOM  230·† 2 ‚3·46 ·3·46   48,79 mH 0,3·0,046·118000·230·† 2

(10)

kde L1 je poþítaná indukþnost [mH] [-] D stĜída – pomČr ULED ku UIN(NOM) Indukþnost se vybere z Ĝady vyrábČných a dostupných hodnot. Musí se zároveĖ uvažovat i proudová zatížitelnost. VýbČr vhodných cívek takto velkých hodnot je již dost omezený. Proto jsem zvolil menší hodnotu než vypoþtenou, aþkoli by mČla být vČtší, tedy 47 mH. Použitím menší indukþnosti se zvČtší zvlnČní proudu. Spínací frekvenci jsem volil 118 kHz, kvĤli výbČru odporu R3, jehož hodnotu jsem zvolil 100 kȍ. Vzhledem k omezenému výbČru indukþnosti by bylo vhodné spínací frekvencí zvýšit. Tím by se dosáhlo zmenšení zvlnČní proudu anebo zmenšení hodnoty indukþnosti. Spínací frekvence se mČní podle pracovních podmínek, zejména napájecího napČtí a napČtí na diodách LED. To mĤže mít nČkolik výhod, napĜíklad zlepšení úþinnosti pĜi nízkém 21

napájecím napČtí nebo rozložení rušení do širšího pásma frekvencí. V tomto zapojení je využita PWM regulace, která nezpĤsobuje zmČny v barevném podání. Pomocí vstupu PWM je možné zapnout (log. 1) a vypnout (log. 0) spínací tranzistor. Na vstup PWM je pĜiveden signál z obvodu pro Ĝízení jasu. [1] Na Obr. 4.5 je koneþné schéma zapojení. Na Obr. 4.6 je deska plošných spojĤ, která je realizována na plošném spoji s hliníkovým základním materiálem. KvĤli nedostupnosti vhodné cívky v SMD provedení je použita vývodová s tím, že je ohnuta kolmČ k desce plošných spojĤ (Obr. 4.11).

Obr. 4.5: Schéma zapojení hlavní þásti

Obr. 4.6: Deska plošných spojĤ hlavní þásti (mČĜ. 2:1)

22

4.4

ěídící þást

Poslední þástí je Ĝídící þást, která pomocí PWM Ĝídí jas diod LED hlavní jednotky. Zapojení je na Obr. 4.7, deska plošných spojĤ je na Obr. 4.8. Sestává s mikroprocesoru U1, jež Ĝídí reflexní optoþleny OK1 a OK2 a generuje PWM signál v nČkolika krocích. SpotĜeba Ĝídící þásti musí být co nejmenší, kvĤli omezení výkonové ztráty v hlavní þásti. Mikroprocesor na výstupu PTA0 generuje krátké pulzy, které rozsvítí LED v optoþlenu. V prĤbČhu každého pulzu se poþká, než se rozsvítí LED a zareaguje fototranzistor. Doba þekání je nastavena na 175 ȝs a byla zjištČna experimentálnČ. Poté dojde ke zmČĜení napČtí na vstupu PTA1 AD pĜevodníkem a výpoþtu prĤmČrné hodnoty. Totéž se pak stane i na vývodech PTA2 a PTA3. Pokud se k nČjakému z optoþlenĤ pĜiblíží prst nebo nČjaký objekt, dojde k otevĜení daného optoþlenu a ve výsledku zmenšení prĤmČrné hodnoty. NáslednČ se porovnají prĤmČrné hodnoty obou spínaþĤ a pokud je jedna z nich menší o 20% než druhá, dojde ke zmČnČ hodnoty vnitĜního þítaþe. Tímto se zajistí jednoduché automatické nastavení prahové hodnoty a zamezí se pĜípadným pĜechodĤm pĜi zastínČných obou optoþlenech. VnitĜní þítaþ má 10 krokĤ od 1 po 10. Signál PWM je generován na výstupu PTA4 pomocí mocninné závislosti x2, takže jas se reguluje od 1% do 100% hodnoty. Tím se zajistí lepší prĤbČh jasu v závislosti na daném kroku oproti lineárnímu prĤbČhu. Oko má totiž logaritmickou citlivost na jas.

Obr. 4.7: Schéma zapojení Ĝídící þásti

Obr. 4.8: Deska plošných spojĤ Ĝídící þásti (mČĜ. 2:1)

23

4.5

MČĜení

Na vyrobeném vzorku byly promČĜeny nČkteré parametry. Zprvu byla ovČĜena funkþnost a následnČ byly promČĜeny nČkteré prĤbČhy. Na Obr. 4.9 je fotografie filtru.

Obr. 4.9: Filtr

Obr. 4.10: ěídící þást

24

Na Obr. 4.10 je Ĝídící þást, detail na optoþleny. PĜiblížením prstu k jednomu nebo druhému optoþlenu se pĜechází pĜes jednotlivé stavy. Buć se výsledná stĜída PWM signálu a tím i jasu diod LED zvyšuje nebo snižuje. Optoþleny detekují pĜiblížení prstu do 1 cm od jejich pĜední strany. To dává možnost použít krycí sklo. Je možné použít i tmavé sklo, které propouští jen infraþervené záĜení. Funkþnost byla vyzkoušena i s 2 mm tlustým sklem. Pokud se pĜed snímaþi objeví nČjaký reflexní materiál, zvýší se citlivost ĜádovČ až na desítky centimetrĤ. Další obrázek Obr. 4.11 již ukazuje na realizovanou hlavní þást. Je vidČt zvláštČ umístČní cívky. Na následujícím obrázku Obr. 4.12 je horní pohled na hlavní þást s rozsvícenými diodami LED.

Obr. 4.11: Hlavní þást

Obr. 4.12: Hlavní þást, horní pohled, rozsvícené diody LED

25

PrĤbČh napČtí na snímacím odporu R1 je na Obr. 4.13. Je vidČt, že proud cívkou se pohybuje od 42,5 mA, kdy je sepnut MOS-FET po 53,2 mA, v pĜípadČ jeho rozepnutí.

Obr. 4.13: NapČtí na snímacím odporu R1

NapČtí na spínacím tranzistoru UD-S je na Obr. 4.14. Napájecí napČtí je v tomto pĜípadČ 200 V stejnosmČrných pĜipojených pĜímo k hlavní þásti. V þásti, kde je napČtí blízké nule, je spínací tranzistor sepnut a proud cívkou stoupá. PĜi dosažení 250 mV na snímacím odporu R1 (4,7 ȍ), je tranzistor rozepnut, viz. Obr. 4.13. Proud pak teþe diodou D4 a klesá na hodnotu 42,5 mA. Doba rozepnutí odpovídá vypoþtené hodnotČ (4,88 ȝs). Po této dobČ je tranzistor znova sepnut.

Obr. 4.14: NapČtí UD-S na spínacím tranzistoru

Oteplení nebylo mČĜeno. To by se mČĜilo pĜímo ve svítidle. Podle teplot by se pak zvolilo vhodné chlazení nebo by se snížil proud diodami LED. 26

5 ZávČr V práci jsem se zamČĜil na popis funkce diody LED, její životnost a vlivy, které ji ovlivĖují. Popsal jsem mČĜení životnosti a zjednodušený návrh chlazení LED. Poukázal jsem na vlastnosti napájecích obvodĤ vhodných pro napájení LED. Nakonec jsem ukázal návrh svítidla a nČkolika výkonovými diodami LED. Konstrukce diod LED je závislá od jejich výkonu. Proto výkonové diody jsou navrženy pro odvod tepla, které v nich i pĜes stále se zvyšující úþinnost, vzniká. A právČ teplo ovlivĖuje životnost LED podstatným zpĤsobem, proto je potĜeba pĜi návrhu uvažovat i jejich chlazení. Ovšem i v pĜípadČ nejnepĜíznivČjších podmínek má dioda LED dlouhou životnost (v porovnání s jinými svČtelnými zdroji). Proto se pĜi mČĜení životnosti þastokrát mČĜená data extrapolují. MČĜení celé doby života by bylo jak þasovČ nároþné, tak i neekonomické. V souþasnosti je vývoj tČchto diod natolik rychlý, že než dojde k promČĜení životnosti, tak už jsou na trhu nové diody. Napájení diod LED je odlišné od napájení jiných zdrojĤ svČtla. Pro zajištČní nemČnného svČtelného toku je potĜeba je napájet konstantním proudem. Proto jsou pro napájení LED uvádČny na trh nové obvody, které tento požadavek splĖují. PĜi návrhu napájecího obvodu je potĜeba zvážit nČkolik dalších požadavkĤ, které jsem uvedl v kapitole 3. Zajímavostí mĤže být i situace, kdy samotné diody LED mĤžou mít delší životnost než samotný napájecí zdroj. V závČru práce je popsané svítidlo, využívající obvod AL9910. Celé svítidlo je rozdČleno do tĜí þástí. První je vstupní filtr a usmČrĖovaþ. Další, hlavní þást, zajišĢuje napájení diod LED konstantním proudem. Zde jsou obsaženy i samotné diody LED. KvĤli chlazení je hlavní þást osazena na plošném spoji s hliníkovým základem. Poslední je Ĝídící þást, která zajišĢuje regulaci jasu. Navržený a realizovaný obvod splĖuje požadavky uvedené v popisu obvodĤ. ZvláštČ proud diodami LED je regulován na konstantní hodnotu. PĜi zkoušení vzorku se zjistilo, že hliníková deska plošných spojĤ není dostaþující k chlazení a pĜi pĜípadné konstrukci je potĜeba ji chladit montáží na tČlo svítilny anebo chladiþ.

27

6 Seznam literatury [1]

AL9910/AL9910A/AL9910-5 [online]. Diodes, Inc. [vid. 2012-3-2]. Dostupné z: http://www.diodes.com/datasheets/AL9910_A.pdf

[2]

BIANCO, Piero. LEDs for General Lighting [online]. Maxim Integrated Products, Jun 27, 2011. [vid. 2011-12-01]. Dostupné z: http://pdfserv.maximic.com/en/an/AN4670.pdf

[3]

Cree® XLamp® Long-Term Lumen Maintenance [online]. Cree, Inc. c2010. [vid. 2011-11-14]. Dostupné z: http://cree.com/products/pdf/XLampXRE_lumen_maintenance.pdf

[4]

Cree® XLamp® XML- HVW LEDs [online]. Cree, Inc. February 2012. [vid. 2012-229]. Dostupné z: http://www.cree.com/products/pdf/XLampXM-L_HVW.pdf

[5]

DOWLING, Kevin. Lumen Maintenance [online]. Testing Procedures SSL Committee, Oct. 30, 2008. [vid. 2011-11-14]. Dostupné z: http://apps1.eere.energy.gov/buildings/publications/pdfs/ssl/lm80-webcast_10-3008.pdf

[6]

DVOěÁýEK, Vladimír. SvČtelné zdroje: svČtelné diody. SvČtlo, þ. 5, 2009. s. 68-71. ISSN 1212-0812. [vid. 2011-11-16]. Dostupné též z: http://www.odbornecasopisy.cz/res/pdf/39810.pdf

[7]

ENERGY STAR® Program Requirements for Integral LED Lamps [online]. U.S. Environmental Protection Agency. March 22, 2010. [vid. 2012-3-1]. Dostupné z: http://www.energystar.gov/ia/partners/product_specs/program_reqs/ILL_prog_reqs.pdf ?5217-d41d

[8]

HUBER, Rainer. Thermal Management of Golden DRAGON LED [online]. Osram Opto Semiconductors GmbH. October, 2008. [vid. 2011-11-15]. Dostupné z: http://catalog.osram-os.com/jsp/download.jsp? rootPath=/media/&name=Thermal_Management_Of_Golden_Dragon_LED.pdf&docP ath=Graphics/00049364_0.pdf&url=/media//_en/Graphics/00049364_0.pdf

[9]

LED Drivers for High-Brightness Lighting [online]. National Semiconductor Corporation, April 2011. [vid. 2011-12-01]. Dostupné z: http://www.national.com/assets/en/appnotes/national_lighting_solutions.pdf

[10] LED Lighting Reference Design Cookbook [online]. Texas Instruments Incorporated, 4Q 2011. [vid. 2011-12-01]. Dostupné z: http://www.ti.com/lit/sg/slyt434/slyt434.pdf [11] LED Luminaire Design Guide [online]. Cree, Inc. c2007. [vid. 2011-11-14]. Dostupné z: http://cree.com/products/pdf/LED_Luminaire_Design_Guide.pdf [12] LINDER, Norbert. LEDs for Solid State Lighting [online]. SEREC, 25 June 2009. [vid. 2011-11-15]. Dostupné z: http://www.serec.ethz.ch/eventprog/LEDs_for_Solid_State_Lighting.pdf [13] LM3414/LM3414HV: 1A 60W Common Anode Capable Constant Current Buck LED Driver Requires No External Current Sensing Resistor [online]. Texas Instruments Incorporated, November 2, 2011. [vid. 2011-12-06]. Dostupné z: http://www.national.com/ds/LM/LM3414.pdf 28

[14] LT3755/LT3755-1/LT3755-2: 40VN , 75VOUT LED Controllers [online]. Linear Technology Corporation, c2008, REV D. [vid. 2011-12-06]. Dostupné z: http://www.linear.com/docs/Datasheet/37551fd.pdf [15] Luminus devices [online]. Luminus Devices, Inc. c2011 [cit. 2011-11-27]. Dostupné z: www.luminus.com [16] MARTIN, Paul S., et al. Lumileds™: Light From Sillicon Walley [online]. Lumileds Lighting LLC Company. [vid. 2011-11-15]. Dostupné z: http://www.ele.uva.es/~pedro/optoele/LEDs/LEDilumination.pdf [17] MAX16824/MAX16825: High-Voltage, Three-Channel Linear High-Brightness LED Drivers [online]. Maxim Integrated Products, 4/09, Rev 2. [vid. 2011-12-06]. Dostupné z: http://datasheets.maxim-ic.com/en/ds/MAX16824-MAX16825.pdf [18] OHNO Yoshi. IESNA standards on LED and SSL: LM-79, LM-80, and future standards [online]. CORM 2009 Conference, May 6-8, 2009, National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, Maryland, USA. [vid. 2011-11-14]. Dostupné z: http://www.cormusa.org/uploads/CORM_2009__IESNA_Standards_on_LED_and_SSL_LM79LM80_and_Future_Standards_CORM _2009_Y_Ohno.pdf [19] Optimizing PCB Thermal Performance for Cree® Xlamp® LEDs [online]. Cree, Inc. c2011. [vid. 2011-11-14]. Dostupné z: http://cree.com/products/pdf/XLamp_PCB_Thermal.pdf [20] PhlatLight® Thermal Characteristics [online]. Luminus Devices, Inc. c2008, Rev 02. [vid. 2011-11-14]. Dostupné z: http://www.luminus.com/resource/downloads/Luminus_ThermalAppNote.pdf [21] Power Management for LEDs [online]. Linear Technology Corporation, 10/24/08, Vol. 2. [vid. 2011-12-01]. Dostupné z: http://cds.linear.com/docs/Solutions %20Manual/Power_Management_For_LEDs.pdf [22] Pulsed Over-Current Driving of XLamp LEDs: Information and Cautions [online]. Cree, Inc. c2011. [vid. 2011-11-14]. Dostupné z: http://www.cree.com/products/pdf/XLamp-Pulsed-Current.pdf [23] SELING, Duan Kelvin. Light emitting diodes [online]. Materials Engineering, San Jose State University, Dec 2, 2002. [vid. 2011-11-16]. Dostupné z: http://www.sjsu.edu/faculty/selvaduray/page/papers/mate115/duanseling.pdf [24] STICH, Andreas, Nicole BREIDENASSEL and Rainer HUBER. Thermal Management of OSRAM OSTAR Projection Light Source [online]. Osram Opto Semiconductors GmbH. January, 2006. [vid. 2011-11-15]. Dostupné z: http://catalog.osram-os.com/jsp/download.jsp? rootPath=/media/&name=Thermal_Management_of_OSRAM_OSTAR_Projection.pdf &docPath=Graphics/00054173_0.pdf&url=/media//_en/Graphics/00054173_0.pdf [25] Thermal Design of the LEDs [online]. Nichia Corp. Jun. 15, 2011. [vid. 2011-11-14]. Dostupné z: http://www.nichia.co.jp/specification/en/product/led/ApplicationNote_thermal.pdf [26] Useful Life: Understanding LM-80, Lumen Maintenance, and LED Fixture Lifetime [online]. Philips Solid-State Lighting Solutions, Inc. c2010. [vid. 2011-11-15]. 29

Dostupné z: http://www.colorkinetics.com/support/whitepapers/LEDLifetime.pdf

7 Seznamy symbolĤ, veliþin a zkratek AD CRI D DMX512 EMI EOS ESD fOSC I 2C IES ILED IO IR L1 LCD LDO LED LP MCPCB

analogovČ-digitální color rendering index, Index podání barev [-] stĜída protokol pro Ĝízení osvČtlení electromagnetic interference, elektromagnetické rušení electrical overstress, elektrické pĜetížení electrostatic discharge, elektrostatický výboj [Hz] frekvence spínání Inter-Integrated Circuit, sériová sbČrnice Illuminating Engineering Society [mA] proud LED integrovaný obvod infrared, infraþervené záĜení [mH] indukþnost liquid crystal display, displej z tekutých krystalĤ low-dropout regulator, regulátor s malým úbytkem light-emitting diode, dioda emitující svČtlo [h] životnost svČtelného zdroje do dosažení P procent pĤv. svČtelného toku metal core printed circuit boards, deska plošných spojĤ s kovovým základním materiálem MOS-FET metal oxide semiconductor field effect transistor, polem Ĝízený tranzistor n [-] poþet diod LED P [W] celkový pĜíkon [W] ztrátový výkon LED PLED PTA port A mikroprocesoru PWM pulse width modulation, pulsnČ šíĜková modulace RTH j-sp [°CW-1] tepelný odpor pĜechod–pájecí bod SEPIC single-ended primary-inductor converter SMD surface mount device, souþástka pro povrchovou montáž SPI serial peripheral interface, sériové periferní rozhraní [°C] teplota pĜechodu Tj [ȝs] doba rozepnutí toff Tsp [°C] teplota pájecí plošky [V] dropout voltage, minimální úbytek na regulaþním þlenu UD UIN MIN [V] nejmenší napájecí napČtí pro potĜebný výstupní proud nominální vstupní napČtí UIN(NOM) [V] ULED [V] napČtí na jedné LED UV ultraviolet, ultrafialové záĜení [A] zvlnČní proudu LED ǻILED [lmW-1] celková úþinnost ȘCEL ȘEL [-] úþinnost napájecí elektroniky ĭ [lm] celkový svČtelný tok ĭLED [lm] svČtelný tok jedné LED 30

8 Seznam pĜíloh PĜíloha 1. Zdrojový kód pro mikroprocesor v Ĝídící þásti

31

PĜíloha 1.

Zdrojový kód pro mikroprocesor v Ĝídící þásti

/*-----------------------------------------------*/ /* */ /* Photosensor */ /* */ /* Author: Jakub Kozdon */ /* Date: 2.4.2012 */ /* Device: MC9S08QD4 */ /* */ /* */ /* */ /* PTA0 = LED 1 */ /* PTA1 = Opto 1 */ /* PTA2 = LED 2 */ /* PTA3 = Opto 2 */ /* PTA4 = PWM */ /* */ /* Udd <> 4,5V */ /* */ /* Last edit: 1.5.2012 */ /*-----------------------------------------------*/ #include /* for EnableInterrupts macro */ #include "derivative.h" /* include peripheral declarations */ #pragma MESSAGE DISABLE C2705 /* Warning C2705: Possible loss of data */ #define n 10

// // #define maxt (n*n) // #define tim 25 // #define tim_l 49 // #define tim_s 4 // #define #define #define #define

LED1 OPT1 LED2 OPT2

unsigned unsigned unsigned unsigned unsigned

pocet kroku - realny je n-1, minimalni stav je 1 > 1% PWM maximalni hodnota timeru cekaci smycka pro spravnou detekci dlouhy stisk > (tim_l+1)*8 ms = 400 ms kratky stisk > (tim_s+1)*8 ms = 40 ms

PTAD_PTAD0 PTAD_PTAD1 PTAD_PTAD2 PTAD_PTAD3

__near __near __near __near __near

char char char char char

pom; state, state_l; btn1, btn1_ad; btn2, btn2_ad; AD;

void init(void); void btns(void); void main(void) { init(); for(;;) {

32

btns();

// kontrola tlacitek

if (state != state_l){ TPM2C0V = state * state; state_l = state; } // aktualizace timeru - exponencialni // prubeh // - oko logaritmuje !! asm wait __RESET_WATCHDOG(); /* feeds the dog */ } /* loop forever */ /* please make sure that you never leave main */ }

#pragma INLINE /*============================================================== kontrola tlacitek ==============================================================*/ void btns(void){ #define n2 4 // IIR filtr LED1 = 1;

// rozsvitim LED 1

for(pom=tim; pom > 0; pom--); //cekaci smycka 7*tim = 7*25 = 175 us ADCSC1 = 0x41; asm wait LED1 = 0;

// zhasnu LED 1

btn1_ad = ((n2-1)*btn1_ad + AD)/n2; LED2 = 1;

// LED 2

for(pom=tim; pom>0; pom--); // cekaci smycka ADCSC1 = 0x43; asm wait LED2 = 0; btn2_ad = ((n2-1)*btn2_ad + AD)/n2;

if (btn1_ad < (btn2_ad-btn2_ad/5)) btn1++; else btn1 = 0;

// kontroluji optoclen

if ((btn1 == tim_s) && (state < n)){

33

state_l = state; state++; // kratky 32 ms } if (btn1 > tim_l) btn1 = 0;

// dlouhy stisk > 512 ms

if (btn2_ad < (btn1_ad-btn1_ad/5)) btn2++; else btn2 = 0; if ((btn2 == tim_s) && (state > 1)){ state_l = state; state--; } if (btn2 > tim_l) btn2 = 0; }

#pragma INLINE /*============================================================== pocatecni inicializace ==============================================================*/ void init(void){ SOPT1 = 0xC0; SOPT2 = 0x00;

// zapnu watchdog, long timeout // COP internal 32 kHz source

SPMSC1 = 0x40; SPMSC2 = 0x00;

// LVD vypnut, bandgap je vypnuty // stop3 je povolen

PTAD PTADD PTAPE PTADS PTASE

// vynuluji PTA // nastavim vystup pro LED a PWM // nastavim zvedaci odpory

= = = = =

0x10; 0x15; 0x20; 0x05; 0x3A;

ADCCFG = 0x90; APCTL1 = 0x0A;

// low power speed, bus clk div 1, long sample, // 8bit // PTA2 je pripojen na AD

ICSTRM = NVICSTRM; ICSSC = NVFTRIM; ICSC2 = 0xC0;

// nacteni TRIM registru // pro ISC // fbus = 1MHz

TPM2MOD = maxt; TPM2C0SC = 0x20; TPM2C0V = maxt; TPM2SC = 0x0C; TPM2C0SC_ELS0B = 1;

// // // //

timer jede od 0 po maxt no interrupts, PWM, set on compare plny jas no interrupts, bus clk div by 1

__RESET_WATCHDOG(); state = n;

34

SRTISC = 0x51; 8ms interrupt

// RTI internal 1 kHz source, interrupt enable,

EnableInterrupts; /* enable interrupts */ }

// *************************** PRERUSENI **************************** //

interrupt 19 void ADC(void){

// preruseni od ADC

AD = ADCRL; ADCSC1 = 0x1F; }

interrupt 23 void RTi(void){ SRTISC |= 0x40;

// preruseni od RTI // 24 strojovych cyklu // 7.5 us

}

35