LED superbrillantes: características de instalación, potencia, diseño

Los dispositivos de iluminación, donde los LED superbrillantes se utilizan como fuentes de luz, no sorprenderán a nadie. La demanda de tales dispositivos está en constante crecimiento, esto está directamente relacionado con el bajo consumo de energía de estos dispositivos. Teniendo en cuenta que aproximadamente el 25-35% de la electricidad consumida se gasta en iluminación, los ahorros serán muy notables.

Pero dado el costo relativamente alto de los LED súper brillantes, debido a sus características de diseño, aún no es oportuno hablar sobre una transición completa a este tipo de iluminación. Según los expertos, este proceso llevará de 5 a 10 años, será muy necesario para la depuración y la implementación de nuevas tecnologías.

Resumen de rendimiento

La eficiencia del dispositivo de iluminación se considera la relación entre el flujo de luz generado (medido en lúmenes) y la electricidad consumida (vatios). Una lámpara de filamento de calidad tiene una eficiencia de aproximadamente 16 lúmenes por vatio, fluorescente (ahorro de energía): cuatro veces más (64 lm / W), para lámparas diurnas largas este indicador se encuentra en la región 80 lm / W.

La eficiencia de los LED superbrillantes, producidos en masa en este momento, es casi la misma que la de las lámparas fluorescentes. Tenga en cuenta que estamos hablando de producción en masa. En cuanto al límite teórico para las fuentes LED superbrillantes, se define por un umbral de 320 lm / W.

Como prometen muchos fabricantes, en los próximos años, la eficiencia se puede aumentar a 213 lm / W.

Influencia de las características de diseño en el costo

Para la fabricación de fuentes de luz LED superbrillantes, se puede utilizar uno de dos métodos:

• Para obtener una luz cercana en espectro al blanco, se utilizan tres cristales instalados en una carcasa. Uno es rojo, el segundo es azul y el tercero es verde;
• se utiliza un cristal que emite en el espectro azul o ultravioleta; ilumina la lente recubierta con un fósforo; como resultado, la radiación se convierte en luz de espectro cercano a la luz natural.

A pesar de que la primera opción es más efectiva, su implementación es algo más costosa, lo que afecta negativamente la prevalencia. Además, el espectro de luz emitida por dicha fuente es diferente del natural.

Los dispositivos fabricados por la segunda tecnología tienen menos eficiencia. También vale la pena considerar que el fósforo contiene un compuesto compuesto de cerio e itrio, que son de composición compleja, que son caros. En realidad, esto explica el costo relativamente alto de los LED blancos superbrillantes. El diseño de dicho dispositivo se muestra en la figura.

Designaciones:

• A - conductor impreso;
• B - base con conductividad térmica aumentada;
• C - carcasa protectora del dispositivo;
• D - pasta de soldadura;
• E - Cristal LED que emite luz ultravioleta o azul;
• F - revestimiento de fósforo;
• G - pegamento (puede ser reemplazado por una aleación eutéctica);
• H es el cable que conecta el cristal y la salida;
• K es el reflector;
• J es la base del disipador de calor;
• L - potencia de salida;
• M es la capa dieléctrica.

Características de montaje

El funcionamiento de los LED superbrillantes se ve afectado por el grado de calentamiento del cristal y la propia unión pn. La vida útil del dispositivo depende directamente del primero, y el nivel de flujo luminoso en el segundo. Por lo tanto, para la larga vida útil de los LED superbrillantes, es necesario organizar un disipador de calor confiable, esto se hace usando un radiador.

Cabe señalar que las bases conductoras de calor de estos semiconductores, por regla general, conducen electricidad. Por lo tanto, cuando se instalan varios elementos en un radiador, se debe tener cuidado con el aislamiento eléctrico confiable de las bases.

El resto de las reglas de instalación son casi las mismas que con los diodos convencionales, es decir, se debe observar la polaridad, tanto al instalar la pieza como al conectar la alimentación.

Características de poder

Dado el costo relativamente alto de los LED superbrillantes, es muy importante utilizarlos para su trabajo. Fuentes de alimentación confiables y de alta calidad, ya que estos elementos semiconductores son críticos para la corriente sobrecarga

Después de un modo anormal, el dispositivo puede permanecer operativo, pero la potencia del flujo de luz emitido se reducirá significativamente. Además, es probable que dicho elemento cause daños a otros LED conectados conjuntamente.

Antes de hablar sobre controladores para LED súper brillantes, hablaremos brevemente sobre las características de su fuente de alimentación. En primer lugar, es necesario tener en cuenta los siguientes factores:

• la potencia del flujo de luz emitido por estos elementos depende directamente de la magnitud de la corriente eléctrica que fluye a través de ellos;
• Los LED superbrillantes se caracterizan por una característica I-V no lineal (característica de voltios-amperios);
• la temperatura tiene una fuerte influencia en las características I - V de estos dispositivos semiconductores.

El cambio en la característica I - V a la temperatura del elemento semiconductor (LED SMD superbrillante) es de 20 ° C y 70 ° C.

Como se puede ver en el gráfico, cuando se aplica un voltaje estable de 2 V al semiconductor, la corriente eléctrica que lo atraviesa cambia según la temperatura. Cuando el cristal se calienta a 20 ° C, será igual a 14 mA, cuando la temperatura se eleva a 70 ° C, este parámetro corresponderá a 35 mA.

El resultado de tal diferencia será un cambio en la potencia del flujo de luz al mismo voltaje de suministro. En base a esto, es necesario estabilizar no el voltaje, sino la corriente eléctrica que pasa a través del semiconductor.

Dichas fuentes de alimentación se denominan controladores LED, son estabilizadores de corriente ordinarios. Este dispositivo se puede comprar listo para usar o ensamblado por su cuenta, en la siguiente sección proporcionaremos algunos esquemas de controladores típicos.

Controlador LED casero

Le presentamos varias opciones para controladores basados ​​en chips especializados de la empresa Monolithic Power System, cuyo uso simplifica enormemente el diseño. Los esquemas se dan como ejemplo, una descripción completa de la inclusión típica se puede encontrar en la hoja de datos en el chip.

Opción uno basada en el convertidor de dólar MP4688.

Este controlador puede trabajar con voltajes de 4.5 a 80 V, el umbral de corriente de salida máxima es de 2 A, lo que permite que la luminaria se alimente con LED ultrabrillantes de alta potencia. El nivel de corriente eléctrica que pasa a través de los LED está regulado por la resistencia R_Fb. La implementación de la atenuación PWM con una frecuencia de 20 kHz le permite cambiar sin problemas la corriente eléctrica que fluye a través del LED.

La segunda versión del controlador se basa en el chip MP2489. Su carcasa compacta (QFN8 o TSOT23-5) permite colocar el controlador en la base MR16 utilizada por las lámparas halógenas, lo que permite reemplazar este último con LED. Un diagrama de conexión MP2489 típico se muestra en la figura.

El circuito anterior le permite encender dos LED paralelos, cada uno de los cuales tiene una corriente de funcionamiento de 350 mA.

El último controlador basado en el chip MP3412, que puede usarse en linternas portátiles. Una característica distintiva de tal esquema es la capacidad de trabajar con una batería AA AA.