LEDは複雑な半導体デバイスであり、相互に関連する電気的および熱的特性をシステム設計に織り込む必要があります。電流駆動デバイスとして、LEDは一貫した出力を維持するために定電流レギュレーションの下で動作する必要があります。ただし、すべてのLEDには最大定格電流があります。LEDの定格をオーバードライブすると、不可逆的な性能低下と寿命の短縮につながります。電流密度が特定のスレッショルドを超えて増加すると、内部量子効率(IQE)が低下します。高動作電流での量子効率の低下は、効率ドループと呼ばれます。効率の低下は、廃熱生産の増加を意味します。LEDの半導体接合の両端の順方向電流は、過電圧イベントが発生した場合、または並列構成で接続された別のLEDストリングに障害が発生した場合、最大許容限界を超えて上昇する可能性があります。
高マスト照明器具のLEDアレイへの電力を調整するLEDドライバは、スイッチモード電源(SMPS)として設計されています。SMPSドライバは、スイッチングレギュレータを使用してAC主電源から整流された電力をパルス波形に変換し、エネルギー貯蔵デバイスを使用して平滑化します。スイッチング電源は、非常に効率的で、高度な調光制御が可能で、普遍的な入力電圧機能を備えているため、高電力アプリケーションにとって唯一の実行可能なオプションです。特に、SMPS LEDドライバの効率は97%にもなる可能性があり、これはリニア電源よりもはるかに優れています。リニアレギュレータには、低コスト、ドライバオンボード(DOB)機能、および電磁干渉(EMI)がないという利点があります。これらのドライバ回路は、一部のローエンド製品に含まれています。しかしながら、このタイプの駆動機構は、所望の出力電圧よりも少なくともいくらかの最小量高い入力電圧を必要とする。レギュレーションに必要な入力と出力の間の最小電圧差は、単に廃熱として捨てられるため、約20%の大幅な電力損失につながるだけでなく、同じ場所にある半導体部品に大きな熱ストレスも発生します。
スイッチモードLEDドライバは、電気エネルギーを変換して貯蔵するために発振コイルや電解コンデンサなどの反応性部品を使用するという点で技術的に複雑です。スイッチングレギュレーションは、EMIフィルタによって抑制されなければならない高周波ノイズを生成します。EMIフィルタは、フィルタコイルや高電圧コンデンサなどのリアクタンス性部品も使用します。ちらつきは、スポーツ照明アプリケーションや、テレビの録画や放送が行われる屋外の夜間イベントで問題になる可能性があります。リップルサプレッサをドライバ回路に追加して出力電流リップルを低減することができるため、光源からのちらつきによるストロボ効果や、高いカメラフレームレートでのちらつきの知覚はありません。ライン駆動LEDドライバのもう1つの必須要件は、入力電流をライン電圧と同位相の正弦波波形に整形し、時間整合させる力率改善(PFC)です。PFCは、非線形の電気負荷によって引き起こされる全高調波歪み(THD)を抑制するためにも使用されます。
LEDドライバは、過電流保護、過電圧保護、過熱保護、ゼロ電流検出(ZCD)とハンドリング、ピーク電流検出とハンドリング、アナログまたはデジタル電圧補償器、定光出力(CLO)など、多数のサブタスクを順次または並列に実行します。高マスト照明器具は、落雷、工業用およびスイッチングサージ、または静電放電(ESD)によって引き起こされる過渡的な過電圧にさらされます。シングルパルスイベントが発生すると、LEDに直ちに壊滅的な障害が発生します。したがって、サージ保護装置(SPD)を使用して、過度のサージを抑制する必要があります。
