Superbright LED: vlastnosti instalace, napájení, design

Osvětlovací zařízení, kde jsou jako zdroje světla použity superlehké LED, nikoho nepřekvapí. Poptávka po takových zařízeních neustále roste, což přímo souvisí s nízkou spotřebou energie těchto zařízení. Vzhledem k tomu, že asi 25-35% spotřebované elektřiny se vynakládá na osvětlení, budou úspory velmi patrné.

Ale vzhledem k relativně vysokým nákladům na velmi jasné LED diody, vzhledem k jejich konstrukčním vlastnostem, není zatím aktuální mluvit o úplném přechodu na tento typ osvětlení. Podle odborníků bude tento proces trvat 5 až 10 let, bude tolik potřebný pro ladění a implementaci nových technologií.

Krátký výkon

Účinnost osvětlovacího zařízení se považuje za poměr generovaného světelného toku (měřeného v lumenech) k spotřebované elektřině (watty). Kvalitní žárovka má účinnost asi 16 lumenů na watt, zářivka (úspora energie) - čtyřikrát více (64 lm / W), u dlouhých denních svítilen je tento indikátor v oblasti 80 lm / W.

Účinnost superlehkých LED, vyráběných v současné době, je přibližně stejná jako účinnost zářivek. Vezměte prosím na vědomí, že mluvíme o hromadné výrobě. Pokud jde o teoretický limit pro superlehké zdroje LED, je definován prahem 320 lm / W.

Jak mnoho výrobců slibuje, v příštích několika letech lze účinnost zvýšit na 213 lm / W.

Vliv konstrukčních prvků na cenu

Pro výrobu superlehkých světelných zdrojů LED lze použít jednu ze dvou metod:

• K získání světla blízkého spektru k bílé se používají tři krystaly instalované v jednom pouzdru. Jeden je červený, druhý modrý a třetí zelený;
• používá se krystal emitující v modrém nebo ultrafialovém spektru, osvětluje čočku potaženou fosforem, v důsledku čehož se záření mění na světlo, které je ve spektru blízké přirozenému světlu.

Přestože je první varianta efektivnější, její implementace je poněkud dražší, což negativně ovlivňuje prevalenci. Kromě toho je spektrum světla vyzařovaného takovým zdrojem odlišné od přirozeného.

Zařízení vyrobená druhou technologií mají menší účinnost. Rovněž je třeba mít na paměti, že fosfor obsahuje složený kompozit ceru a yttria na základě složení, které samy o sobě nejsou levné. Ve skutečnosti to vysvětluje relativně vysoké náklady na superbright bílé LED. Konstrukce takového zařízení je znázorněna na obrázku.

Označení:

• A - tištěný dirigent;
• B - základna se zvýšenou tepelnou vodivostí;
• C - ochranné pouzdro zařízení;
• D - pájecí pasta;
• E - LED krystal emitující ultrafialové nebo modré světlo;
• F - fosforový povlak;
• G - lepidlo (může být nahrazeno eutektickou slitinou);
• H je vodič spojující krystal a výstup;
• K je reflektor;
• J je základna chladiče;
• L - výstupní výkon;
• M je dielektrická vrstva.

Montážní vlastnosti

Provoz superbright LED je ovlivněn stupněm zahřívání krystalu a samotného pn spojení. Životnost zařízení přímo závisí na prvním a na úrovni světelného toku na druhém. Proto je pro dlouhou životnost supersvítivých LED diod nutné uspořádat spolehlivý chladič, a to pomocí radiátoru.

Je třeba poznamenat, že tepelně vodivé základy těchto polovodičů zpravidla vedou elektřinu. Proto je-li na jednom radiátoru instalováno několik prvků, je třeba dbát na spolehlivou elektrickou izolaci základen.

Zbytek instalačních pravidel je téměř stejný jako u konvenčních diod, to znamená, že je třeba dodržet polaritu jak při instalaci samotné součásti, tak při připojení napájení.

Funkce napájení

Vzhledem k relativně vysokým nákladům na superbright LED, je velmi důležité použít pro jejich práci spolehlivé a vysoce kvalitní napájecí zdroje, protože tyto polovodičové prvky jsou pro proud kritické přetížení.

Po neobvyklém režimu může zařízení zůstat funkční, ale výkon emitovaného světelného toku se výrazně sníží. Navíc takový prvek pravděpodobně způsobí poškození jiným společně připojeným LED.

Než začneme hovořit o ovladačích pro velmi jasné LED, krátce si povíme o vlastnostech jejich napájení. Nejprve je třeba vzít v úvahu následující faktory:

• síla světelného toku vyzařovaného těmito prvky přímo závisí na velikosti elektrického proudu, který jimi prochází;
• superbright LED jsou charakterizovány nelineární charakteristikou I-V (voltampérová charakteristika);
• teplota má silný vliv na I - V vlastnosti těchto polovodičových zařízení.

Změna charakteristiky I - V při teplotě polovodičového prvku (superlehká SMD LED) 20 ° C a 70 ° C je zobrazena níže.

Jak je vidět z grafu, když je na polovodič přivedeno stabilní napětí 2 V, mění se elektrický proud, který jím prochází, v závislosti na teplotě. Když se krystal zahřeje na 20 ° C, bude roven 14 mA, když teplota stoupne na 70 ° C, bude tento parametr odpovídat 35 mA.

Výsledkem takového rozdílu bude změna výkonu světelného toku při stejném napájecím napětí. Na základě toho je nutné stabilizovat ne napětí, ale elektrický proud procházející polovodičem.

Takové napájecí zdroje se nazývají ovladače LED, jedná se o běžné stabilizátory proudu. Toto zařízení si můžete zakoupit připravené nebo smontované samostatně, v další části poskytneme několik typických schémat ovladačů.

Domácí LED ovladač

Upozorňujeme na několik možností pro řidiče založené na specializovaných čipech společnosti Monolithic Power System, jejichž použití výrazně zjednodušuje design. Schémata jsou uvedena jako příklad, úplný popis typické inkluze je uveden v datovém listu na čipu.

Možnost jedna na základě převodníku MP4688 Buck Converter.

Tento ovladač může pracovat s napětím od 4,5 do 80 V, maximální prahová hodnota výstupního proudu je 2 A, což umožňuje napájení svítidla pomocí velmi jasných vysoce výkonných LED. Úroveň elektrického proudu procházejícího LED diodami je regulována odporem R_Fb. Implementace stmívání PWM s frekvencí 20 kHz vám umožňuje plynule měnit elektrický proud protékající LED.

Druhá verze ovladače je založena na čipu MP2489. Kompaktní pouzdro (QFN8 nebo TSOT23-5) umožňuje umístit řidič do základny MR16 používané halogenovými žárovkami, což umožňuje jejich výměnu za LED. Na obrázku je znázorněno typické schéma připojení MP2489.

Výše uvedený obvod umožňuje zapnout dvě paralelní LED diody, z nichž každá má provozní proud 350 mA.

Nejnovější ovladač založený na čipu MP3412, který lze použít v přenosných baterkách. Charakteristickým rysem takového schématu je schopnost pracovat z AA AA baterie.