Superhelle LEDs: Merkmale von Installation, Leistung, Design

Beleuchtungsgeräte, bei denen superhelle LEDs als Lichtquellen verwendet werden, werden niemanden überraschen. Die Nachfrage nach solchen Geräten wächst stetig, dies hängt direkt mit dem geringen Stromverbrauch dieser Geräte zusammen. Wenn man bedenkt, dass etwa 25-35% des verbrauchten Stroms für die Beleuchtung aufgewendet werden, sind die Einsparungen sehr spürbar.

Angesichts der relativ hohen Kosten für superhelle LEDs aufgrund ihrer Konstruktionsmerkmale ist es jedoch noch nicht an der Zeit, über einen vollständigen Übergang zu dieser Art von Beleuchtung zu sprechen. Experten gehen davon aus, dass dieser Prozess 5 bis 10 Jahre dauern wird und für das Debugging und die Implementierung neuer Technologien dringend benötigt wird.

Leistungsbeschreibung

Der Wirkungsgrad der Beleuchtungseinrichtung wird als das Verhältnis des erzeugten Lichtstroms (gemessen in Lumen) zum verbrauchten Strom (Watt) angesehen. Eine hochwertige Glühlampe hat einen Wirkungsgrad von ca. 16 Lumen pro Watt, fluoreszierend (energiesparend) - viermal mehr (64 lm / W), bei Langzeitlampen ist diese Anzeige in der Region 80 lm / W

Der Wirkungsgrad der derzeit in Serie hergestellten superhellen LEDs entspricht in etwa dem von Leuchtstofflampen. Bitte beachten Sie, dass es sich um eine Massenproduktion handelt. Die theoretische Grenze für superhelle LED-Quellen ist durch eine Schwelle von 320 lm / W definiert.

Wie viele Hersteller versprechen, kann der Wirkungsgrad in den nächsten Jahren auf 213 lm / W gesteigert werden.

Einfluss von Designmerkmalen auf die Kosten

Für die Herstellung von superhellen LED-Lichtquellen können zwei Methoden angewendet werden:

• Um ein spektralweißes Licht zu erhalten, werden drei Kristalle in einem Gehäuse installiert. Einer ist rot, der zweite ist blau und der dritte ist grün;
• es wird ein im blauen oder ultravioletten spektrum emittierender kristall verwendet, der die mit einem leuchtstoff beschichtete linse beleuchtet und dadurch die strahlung in spektrumnahes licht umwandelt.

Obwohl die erste Option effektiver ist, ist ihre Implementierung etwas teurer, was sich negativ auf die Prävalenz auswirkt. Darüber hinaus unterscheidet sich das von einer solchen Quelle emittierte Lichtspektrum von dem natürlichen.

Die mit der zweiten Technologie hergestellten Geräte weisen einen geringeren Wirkungsgrad auf. Es sollte auch beachtet werden, dass der Leuchtstoff einen Verbundstoff aus Cer und Yttrium enthält, der auf einer Zusammensetzung basiert, die an und für sich nicht billig ist. Dies erklärt die relativ hohen Kosten für superhelle weiße LEDs. Der Aufbau einer solchen Vorrichtung ist in der Figur dargestellt.

Bezeichnungen:

• A - gedruckter Leiter;
• B - Base mit erhöhter Wärmeleitfähigkeit;
• C - Schutzgehäuse des Geräts;
• D - Lötpaste;
• E - LED Kristall, der ultraviolettes oder blaues Licht aussendet;
• F - Leuchtstoffbeschichtung;
• G - Kleber (kann durch eine eutektische Legierung ersetzt werden);
• H ist der Draht, der den Kristall und den Ausgang verbindet;
• K ist der Reflektor;
• J ist die Kühlkörperbasis;
• L - Ausgangsleistung;
• M ist die dielektrische Schicht.

Montagefunktionen

Der Betrieb von superhellen LEDs wird durch den Grad der Erwärmung des Kristalls und des pn-Übergangs selbst beeinflusst. Die Lebensdauer des Geräts hängt direkt vom ersten und vom Lichtstrom des zweiten Geräts ab. Daher ist es für die lange Lebensdauer von superhellen LEDs erforderlich, einen zuverlässigen Kühlkörper zu organisieren, dies erfolgt unter Verwendung eines Kühlers.

Es ist zu beachten, dass die wärmeleitenden Basen dieser Halbleiter in der Regel Strom leiten. Wenn mehrere Elemente an einem Heizkörper installiert werden, sollte daher auf eine zuverlässige elektrische Isolierung der Sockel geachtet werden.

Die restlichen Installationsregeln sind fast dieselben wie bei herkömmlichen Dioden, dh die Polarität muss sowohl beim Einbau des Teils selbst als auch beim Anschließen der Stromversorgung beachtet werden.

Leistungsmerkmale

Angesichts der relativ hohen Kosten für superhelle LEDs ist es sehr wichtig, diese für ihre Arbeit zu verwenden zuverlässige und qualitativ hochwertige Stromversorgungen, da diese Halbleiterelemente für den Strom kritisch sind Überlastung.

Nach einem abnormalen Modus kann das Gerät betriebsbereit bleiben, die Leistung des emittierten Lichtstroms wird jedoch erheblich reduziert. Darüber hinaus kann ein solches Element andere, gemeinsam verbundene LEDs beschädigen.

Bevor wir über Treiber für superhelle LEDs sprechen, werden wir kurz auf die Merkmale ihrer Stromversorgung eingehen. Zunächst müssen folgende Faktoren berücksichtigt werden:

• Die Leistung des von diesen Elementen abgegebenen Lichtstroms hängt direkt von der Stärke des durch sie fließenden elektrischen Stroms ab.
• superhelle LEDs zeichnen sich durch eine nichtlineare I-V-Kennlinie (Volt-Ampere-Kennlinie) aus;
• Die Temperatur hat einen starken Einfluss auf die I - V - Eigenschaften dieser Halbleiterbauelemente.

Die Änderung der I - V-Kennlinie bei der Temperatur des Halbleiterelements (superhelle smd-LED) beträgt 20 ° C und 70 ° C.

Wie aus dem Diagramm ersichtlich ist, ändert sich der durch ihn fließende elektrische Strom in Abhängigkeit von der Temperatur, wenn eine stabile Spannung von 2 V an den Halbleiter angelegt wird. Wenn der Kristall auf 20 ° C erwärmt wird, entspricht dies 14 mA. Wenn die Temperatur auf 70 ° C ansteigt, entspricht dieser Parameter 35 mA.

Die Folge einer solchen Differenz ist eine Änderung der Leistung des Lichtstroms bei gleicher Versorgungsspannung. Auf dieser Grundlage ist es notwendig, nicht die Spannung, sondern den durch den Halbleiter fließenden elektrischen Strom zu stabilisieren.

Solche Stromversorgungen werden LED-Treiber genannt, sie sind gewöhnliche Stromstabilisatoren. Dieses Gerät kann vorgefertigt oder selbst zusammengebaut erworben werden. Im nächsten Abschnitt werden einige typische Treiberschemata vorgestellt.

Selbst gemachter LED-Fahrer

Wir machen Sie auf verschiedene Treiberoptionen aufmerksam, die auf speziellen Chips der Firma Monolithic Power System basieren und deren Verwendung das Design erheblich vereinfacht. Die Schemata sind als Beispiel angegeben, eine vollständige Beschreibung des typischen Einschlusses finden Sie im Datenblatt auf der Mikroschaltung.

Option eins basiert auf dem Abwärtswandler MP4688.

Dieser Treiber kann mit Spannungen von 4,5 bis 80 V betrieben werden, die maximale Ausgangsstromschwelle beträgt 2 A, wodurch die Leuchte mit ultrahellen Hochleistungs-LEDs betrieben werden kann. Der durch die LEDs fließende elektrische Strom wird durch den Widerstand R geregelt_Fb. Die Implementierung der PWM-Dimmung mit einer Frequenz von 20 kHz ermöglicht es Ihnen, den durch die LED fließenden elektrischen Strom reibungslos zu ändern.

Die zweite Version des Treibers basiert auf dem MP2489-Chip. Das kompakte Gehäuse (QFN8 oder TSOT23-5) ermöglicht es, den Treiber in den MR16-Sockel von Halogenlampen einzusetzen, wodurch dieser durch LED ersetzt werden kann. Ein typisches MP2489-Anschlussdiagramm ist in der Abbildung dargestellt.

Mit der obigen Schaltung können Sie zwei parallele LEDs einschalten, von denen jede einen Betriebsstrom von 350 mA hat.

Der neueste Treiber basiert auf dem MP3412-Chip, der in tragbaren Taschenlampen verwendet werden kann. Ein charakteristisches Merkmal eines solchen Schemas ist die Fähigkeit, mit einer AA-AA-Batterie zu arbeiten.