การออกแบบและปรับปรุงวงจรแปลงผันกำลังไฟฟ้าสำหรับการปรับเปลี่ยนความสว่างของหลอดแอลอีดีชนิด T8

Abstract

วิทยานิพนธ์นี้นำเสนอการออกแบบและปรับปรุงวงจรแปลงผันกำลังไฟฟ้าสาหรับวงจรหรี่ไฟหลอดแอลอีดีชนิด T8 โดยนำวงจรเรโซแนนท์มาประยุกต์เข้ากับวงจรแปลงผันกาลังไฟฟ้าแบบเต็มคลื่นสำหรับปรับเปลี่ยนค่ากระแสและแรงดันด้านออกที่จ่ายให้กับหลอดแอลอีดี ทำให้สามารถปรับระดับความสว่างของหลอดที่มีค่าความสูญเสียกาลังขณะสวิตช์น้อยลง จากการศึกษาและวิเคราะห์การทำงานของวงจรแปลงผันกำลังไฟฟ้าในประเภทต่าง ๆ เบื้องต้นด้วยการจำลองโดยใช้โปรแกรมคอมพิวเตอร์ เพื่อพัฒนาให้เหมาะสมกับหลอดแอลอีดีชนิด T8 โดยวงจรแปลงผันกาลังไฟฟ้านี้ประกอบด้วย 3 ส่วนสำคัญ คือ วงจรอินเวอร์เตอร์เต็มคลื่น วงจรเรโซแนนท์แบบอนุกรม และวงจรเรียงกระแสเต็มคลื่น โดยค่าความสว่างของหลอดแอลอีดีชนิดนี้สามารถปรับได้ด้วยการปรับเปลี่ยนค่าวัฏจักรการทางานของวงจรแปลงผันกาลังไฟฟ้า ซึ่งสามารถกำหนดพารามิเตอร์ให้กับวงจรได้ดังนี้ คือ แรงดันไฟฟ้ากระแสตรงด้านเข้า 311 โวลต์ ความถี่การสวิตช์ 25 กิโลเฮิรตซ์ ความถี่เรโซแนนท์ 40 กิโลเฮิรตซ์ และค่าวัฏจักรการทางานอยู่ในช่วงร้อยละ 30 – 70 ผลการทดสอบจริงกับหลอดแอลอีดีชนิด T8 ขนาด 18 วัตต์ 220 โวลต์ โดยป้อนสัญญาณควบคุมการขับนำสวิตช์ให้กับมอสเฟตกำลังที่สภาวะการสวิตช์แรงดันเป็นศูนย์ในวงจรแปลงผันกาลังไฟฟ้าแบบเรโซแนนท์นี้ตามพารามิเตอร์ที่กำหนดข้างต้น จะเห็นว่าความสว่างของหลอดสามารถปรับได้ตั้งแต่ 200 ถึง 520 ลักซ์ ซึ่งสอดคล้องกับค่ากระแสและแรงดันที่ป้อนให้กับหลอดเท่ากับ 0.266 – 0.273 แอมป์ และ 58 – 65 โวลต์ ตามลำดับ ดังนั้นวงจรแปลงผันกาลังไฟฟ้านี้ที่ได้ออกแบบและปรับปรุงสามารถปรับเปลี่ยนความสว่างของหลอดแอลอีดีชนิด T8 นี้ ตามการปรับเปลี่ยนค่าวัฏจักรทาการทางานได้อย่างเหมาะสม

This thesis presents the design and improvement of the power converter for LED T8 dimming circuit by applying resonant circuit with the full-wave power converter to modify the output current and voltage values for the LED lamp, causing an adjustment of the lamp brightness with less switching power loss during turn on. The researcher conducted the preliminary analysis of various types of power conversion circuits by using computer program simulation to develop the suitable circuit for the T8 type LED lamp. This power converter circuit consists of three important parts: full wave inverter, serial resonant circuit, and full-wave rectifier. The brightness of this type of LED bulb can be adjusted by changing the duty cycle of the power converter. The parameters of the circuit can be defined as follows: input DC voltage 311 V, switching frequency 25 kHz, and resonant frequency 40 kHz while the duty cycle value is in the range of 30 - 70 %. The experimental results with the T8 type LED tube of 18 W and 220 V by entering the control signal to drive the switch to the power MOSFET at zero voltage switch state in the power converter according to the parameters set above revealed that the brightness of the lamp could be adjusted from 200 to 520 lux, which corresponded to the current and voltage (fed to the lamp) of 0.266 - 0.273 A and 58 - 65 V,respectively. Therefore, this power converter circuit that has been designed and improved could be used to adjust the brightness of the T8 LED lamp according to the appropriate duty cycle adjustment.