LED super luminosi: caratteristiche di installazione, potenza, design

I dispositivi di illuminazione, in cui i LED super luminosi sono usati come sorgenti luminose, non sorprenderanno nessuno. La richiesta di tali dispositivi è in costante crescita, questo è direttamente correlato al basso consumo di energia di questi dispositivi. Considerando che circa il 25-35% dell'elettricità consumata viene spesa per l'illuminazione, i risparmi saranno molto evidenti.

Ma dato il costo relativamente elevato dei LED super luminosi, a causa delle loro caratteristiche di design, non è ancora opportuno parlare di una transizione completa a questo tipo di illuminazione. Secondo gli esperti, questo processo richiederà da 5 a 10 anni, sarà tanto necessario per il debug e l'implementazione di nuove tecnologie.

Riassunto delle prestazioni

L'efficienza del dispositivo di illuminazione è considerata come il rapporto tra il flusso luminoso generato (misurato in lumen) e l'elettricità consumata (watt). Una lampada a incandescenza di qualità ha un'efficienza di circa 16 lumen per watt, fluorescente (risparmio energetico) - quattro volte di più (64 lm / W), per le lampade a lunga luce questo indicatore si trova nella regione 80 lm / W.

L'efficienza dei LED superluminosi, attualmente prodotti in serie, è quasi uguale a quella delle lampade fluorescenti. Si prega di notare che stiamo parlando di produzione in serie. Per quanto riguarda il limite teorico per sorgenti LED super luminose, è definito da una soglia di 320 lm / W.

Come molti produttori promettono, nei prossimi anni l'efficienza può essere aumentata a 213 lm / W.

Influenza delle caratteristiche del design sul costo

Per la produzione di sorgenti luminose a LED superluminose, è possibile utilizzare uno dei due metodi:

• Per ottenere una luce vicina allo spettro al bianco, vengono utilizzati tre cristalli installati in un alloggiamento. Uno è rosso, il secondo è blu e il terzo è verde;
• viene utilizzato un cristallo che emette nello spettro blu o ultravioletto; illumina la lente rivestita con un fosforo; di conseguenza, la radiazione viene convertita in luce che si avvicina allo spettro alla luce naturale.

Nonostante la prima opzione sia più efficace, la sua implementazione è leggermente più costosa, il che influisce negativamente sulla prevalenza. Inoltre, lo spettro della luce emessa da tale fonte è diverso da quello naturale.

I dispositivi prodotti dalla seconda tecnologia hanno meno efficienza. Va inoltre tenuto presente che il fosforo contiene un composito composito di cerio e ittrio basato sulla composizione, che non è economico di per sé. In realtà, questo spiega il costo relativamente elevato dei LED bianchi superluminosi. Il design di tale dispositivo è mostrato in figura.

Legenda:

• A - conduttore stampato;
• B - base con conduttività termica aumentata;
• C - custodia protettiva del dispositivo;
• D - pasta saldante;
• E - LED che emette luce ultravioletta o blu;
• F - rivestimento al fosforo;
• G - colla (può essere sostituita da una lega eutettica);
• H è il filo che collega il cristallo e l'uscita;
• K è il riflettore;
• J è la base del dissipatore di calore;
• L - potenza;
• M è lo strato dielettrico.

Caratteristiche di montaggio

Il funzionamento dei LED super luminosi è influenzato dal grado di riscaldamento del cristallo e dalla giunzione pn stessa. La durata del dispositivo dipende direttamente dal primo e dal livello di flusso luminoso sul secondo. Pertanto, per la lunga durata dei LED superluminosi, è necessario organizzare un dissipatore di calore affidabile, utilizzando un radiatore.

Va notato che le basi termoconduttive di questi semiconduttori, di norma, conducono l'elettricità. Pertanto, quando più elementi sono installati su un solo radiatore, è necessario prestare attenzione all'isolamento elettrico affidabile delle basi.

Il resto delle regole di installazione sono quasi le stesse dei diodi convenzionali, ovvero la polarità deve essere rispettata sia durante l'installazione della parte stessa che durante il collegamento dell'alimentazione.

Funzionalità di potenza

Dato il costo relativamente elevato dei LED superluminosi, è molto importante utilizzare per il loro lavoro alimentatori affidabili e di alta qualità, poiché questi elementi a semiconduttore sono fondamentali per la corrente sovraccarico.

Dopo una modalità anomala, il dispositivo potrebbe rimanere operativo, ma la potenza del flusso luminoso emesso sarà significativamente ridotta. Inoltre, è probabile che un tale elemento danneggi altri LED collegati in comune.

Prima di parlare di driver per LED super luminosi, parleremo brevemente delle caratteristiche del loro alimentatore. Prima di tutto, è necessario tenere conto dei seguenti fattori:

• la potenza del flusso luminoso emesso da questi elementi dipende direttamente dalla grandezza della corrente elettrica che fluisce attraverso di essi;
• i LED superluminosi sono caratterizzati da una caratteristica I-V non lineare (caratteristica volt-ampere);
• la temperatura ha una forte influenza sulle caratteristiche I - V di questi dispositivi a semiconduttore.

La variazione della caratteristica I - V alla temperatura dell'elemento a semiconduttore (LED SMD superbright) di 20 ° C e 70 ° C è mostrata di seguito.

Come si può vedere dal grafico, quando una tensione stabile di 2 V viene applicata al semiconduttore, la corrente elettrica che lo attraversa cambia a seconda della temperatura. Quando il cristallo viene riscaldato a 20 ° C, sarà pari a 14 mA, quando la temperatura sale a 70 ° C, questo parametro corrisponderà a 35 mA.

Il risultato di tale differenza sarà una variazione della potenza del flusso luminoso alla stessa tensione di alimentazione. Sulla base di questo, è necessario stabilizzare non la tensione, ma la corrente elettrica che passa attraverso il semiconduttore.

Tali alimentatori sono chiamati driver LED, sono normali stabilizzatori di corrente. Questo dispositivo può essere acquistato già pronto o assemblato da solo, nella sezione successiva forniremo alcuni schemi di driver tipici.

Driver LED fatto in casa

Portiamo alla tua attenzione diverse opzioni per i driver basate su chip specializzati della società Monolithic Power System, il cui utilizzo semplifica notevolmente il design. Gli schemi sono riportati a titolo di esempio, una descrizione completa dell'inclusione tipica può essere trovata nella scheda tecnica sul microcircuito.

Opzione 1 basata sul convertitore buck MP4688.

Questo driver può funzionare con tensioni da 4,5 a 80 V, la soglia di corrente massima in uscita è di 2 A, che consente di alimentare l'apparecchio con LED ultra luminosi ad alta potenza. Il livello di corrente elettrica che passa attraverso i LED è regolato dalla resistenza R_FB. L'implementazione del dimming PWM con una frequenza di 20 kHz consente di modificare agevolmente la corrente elettrica che fluisce attraverso il LED.

La seconda versione del driver si basa sul chip MP2489. Il suo alloggiamento compatto (QFN8 o TSOT23-5) consente di posizionare il driver nella base MR16 utilizzata dalle lampade alogene, che consente di sostituire quest'ultimo con quelli a LED. Nella figura è mostrato un tipico diagramma di collegamento MP2489.

Il circuito sopra riportato consente di accendere due LED paralleli, ciascuno dei quali ha una corrente di funzionamento di 350 mA.

L'ultimo driver basato sul chip MP3412, che può essere utilizzato nelle torce portatili. Una caratteristica distintiva di tale schema è la capacità di lavorare con una batteria AA AA.