Вопросы питания светодиодов и управления ими в космической оранжерее

Авторы
Ганичева А.А.(1), Горшков Н.Н.(1), Госсе Д.Д.(1), Гросс А.А.(1), Егоров М.В.(1), Морозов О.В.(1), Николадзе Г.М.(1), Сазонов В.В.(1), Самыловский И.А.(1), Харабадзе Д.Э(1)
Организации
(1) МГУ им. М.В. Ломоносова
Сессия
Космическое приборостроение и эксперимент
Форма представления
Устный
Текст тезисов
Большинство разрабатываемых устройств для вегетации имеют хотя бы один светодиод. Светодиоды используются для отображения режимов работы устройств и подсветки индикаторов на основе жидких кристаллов. В отличие от ламп накаливания светодиоды имеют высокий КПД и, как следствие, выделяют гораздо меньше тепла при работе. Но, в отличие от ламп накаливания, они имеют характерную вольт-амперную характеристику, которая имеет резкий подъём в рабочей области светодиода. Это приводит к невозможности питания светодиодов фиксированным напряжением, так как небольшое отклонение питающего напряжения (или разброс параметров светодиодов, неизбежный при массовом производстве). Кроме того, изменения условий работы устройства неизбежно приводит к разбросу яркости.

Для решения этой проблемы применяют токоограничивающий резистор. Однако при использовании мощных светодиодов такое решение приводит к снижению экономичности, так как на резисторе выделяется тепловая мощность. Для снижения выделяемой мощности можно снизить напряжение питания с одновременным уменьшением номинала токоограничивающего резистора. Однако при существенном снижении напряжения питания повышается эффект зависимости яркости свечения от колебаний приложенного напряжения.

В устройствах индикации на основе светодиодов часто применяется динамическая индикация, состоящая в том, что светодиоды не светятся одновременно, а свечение разных групп светодиодов происходит в разное время. Это «мерцание» яркости не заметно глазу из-за инерционности зрения, но такая схема индикации приводит к удешевлению схемы управления индикатором за счёт уменьшения количества элементов, управляющих индикатором (например, транзисторных ключей).

Также важной задачей является управление яркостью светодиода. Стандартным решением является подача на управляющие ключи импульсного напряжения с заданной скважностью (например, сигнала с ШИМ).

В данной работе предлагается схема с высоким КПД за счёт отказа от элементов, на которых будет происходить существенное тепловыделение.