„Superbright“ šviesos diodai: montavimo ypatybės, galia, dizainas

Apšvietimo prietaisai, kuriuose kaip šviesos šaltiniai naudojami ypač ryškūs šviesos diodai, niekuo nenustebins. Tokių prietaisų paklausa nuolat auga, tai tiesiogiai susiję su mažomis šių prietaisų energijos sąnaudomis. Atsižvelgiant į tai, kad apie 25–35% sunaudotos elektros energijos sunaudojama apšvietimui, sutaupymas bus labai pastebimas.

Tačiau atsižvelgiant į palyginti dideles ypač šviesių šviesos diodų kainą, atsižvelgiant į jų dizaino ypatybes, dar nėra laiko kalbėti apie visišką perėjimą prie tokio tipo apšvietimo. Pasak ekspertų, šis procesas užtruks nuo 5 iki 10 metų, jis bus tiek reikalingas derinant ir įgyvendinant naujas technologijas.

Trumpas pasirodymas

Apšvietimo prietaiso efektyvumas laikomas generuojamo šviesos srauto (matuojamo liumenais) ir sunaudotos elektros energijos (vatais) santykiu. Kokybiškos kaitrinės lempos efektyvumas yra apie 16 liumenų už vatą, fluorescencinė (energijos taupymas) - keturis kartus daugiau (64 lm / W), ilgoms dieninėms lempoms šis rodiklis yra regione 80 lm / v.

Šiuo metu masiškai gaminamų ypač ryškių šviesos diodų efektyvumas yra maždaug toks pat kaip fluorescencinių lempų. Atkreipkite dėmesį, kad mes kalbame apie masinę gamybą. Kalbant apie labai ryškių šviesos diodų šaltinių teorinę ribą, ji apibrėžiama kaip 320 lm / W riba.

Kaip žada daugelis gamintojų, per artimiausius kelerius metus efektyvumas gali būti padidintas iki 213 lm / W.

Dizaino ypatybių įtaka kainai

Ypač ryškių LED šviesos šaltinių gamyboje gali būti naudojamas vienas iš dviejų būdų:

• Norint gauti šviesą, artimą baltos spalvos spektrui, viename korpuse naudojami trys kristalai. Vienas yra raudonas, antras yra mėlynas ir trečias yra žalias;
• naudojamas mėlynos arba ultravioletinės spektro spinduliuojantis kristalas; jis apšviečia lęšį, padengtą fosforu, todėl radiacija virsta šviesa, kurios spektras artimas natūraliai šviesai.

Nepaisant to, kad pirmasis variantas yra efektyvesnis, jo įgyvendinimas yra šiek tiek brangesnis, o tai neigiamai veikia paplitimą. Be to, tokio šaltinio skleidžiamos šviesos spektras skiriasi nuo natūralaus.

Antrąją technologiją gaminantys prietaisai yra mažiau efektyvūs. Taip pat verta atsižvelgti į tai, kad fosforo sudėtyje yra sudėtingas derio ir itrio kompozicija, kurie yra sudėtingos sudėties ir patys yra brangūs. Tiesą sakant, tai paaiškina palyginti dideles ypač ryškių baltų šviesos diodų kainą. Tokio prietaiso dizainas parodytas paveikslėlyje.

Pavadinimai:

• A - spausdintas laidininkas;
• B - bazė su padidintu šilumos laidumu;
• C - apsauginis prietaiso korpusas;
• D - litavimo pasta;
• E - ultravioletinę arba mėlyną šviesą skleidžiantys LED kristalai;
• F - fosforo danga;
• G - klijai (gali būti pakeisti eutektiniu lydiniu);
• H yra viela, jungianti kristalą ir išvestį;
• K yra atšvaitas;
• J yra šilumnešio bazė;
• L - išėjimo galia;
• M yra dielektrinis sluoksnis.

Montavimo ypatybės

Ypač ryškių šviesos diodų veikimui įtakos turi kristalo kaitinimo laipsnis ir pati pn jungtis. Prietaiso tarnavimo laikas tiesiogiai priklauso nuo pirmojo, o nuo antrojo - šviesos srauto lygis. Todėl per ilgą ypač ryškių šviesos diodų tarnavimo laiką būtina organizuoti patikimą šilumos kriauklę, tai atliekama naudojant radiatorių.

Reikėtų pažymėti, kad šių puslaidininkių šilumą laidojantys pagrindai, kaip taisyklė, praleidžia elektrą. Todėl, kai ant vieno radiatoriaus yra sumontuoti keli elementai, reikia pasirūpinti patikima bazių elektrine izoliacija.

Likusios montavimo taisyklės beveik nesiskiria nuo įprastų diodų, tai yra, poliškumo reikia laikytis tiek montuojant pačią dalį, tiek jungiant maitinimą.

Maitinimo savybės

Atsižvelgiant į palyginti dideles ypač šviesių šviesos diodų išlaidas, labai svarbu jas naudoti patikimi ir aukštos kokybės maitinimo šaltiniai, nes šie puslaidininkių elementai yra kritiški srovei perkrova.

Po neįprasto režimo prietaisas gali likti veikiantis, tačiau skleidžiamo šviesos srauto galia bus žymiai sumažinta. Be to, toks elementas gali sugadinti kitus, kartu sujungtus šviesos diodus.

Prieš kalbėdami apie ypač ryškių šviesos diodų tvarkykles, trumpai pakalbėsime apie jų maitinimo ypatybes. Visų pirma, būtina atsižvelgti į šiuos veiksnius:

• šių elementų skleidžiama šviesos srauto galia tiesiogiai priklauso nuo per juos tekančios elektros srovės stiprio;
• ypač ryškūs šviesos diodai pasižymi netiesine I – V charakteristika (volto amperų charakteristika);
• Temperatūra daro didelę įtaką šių puslaidininkinių įtaisų I - V charakteristikoms.

I – V charakteristikos pokytis puslaidininkio elemento (ypač šviesus SMD LED) temperatūroje 20 ° C ir 70 ° C parodytas žemiau.

Kaip matyti iš grafiko, kai puslaidininkiui taikoma stabili 2 V įtampa, per jį praeinanti elektros srovė keičiasi priklausomai nuo temperatūros. Kai kristalas įkaista iki 20 ° C, jis bus lygus 14 mA, kai temperatūra pakils iki 70 ° C, šis parametras atitiks 35 mA.

Tokio skirtumo rezultatas bus šviesos srauto galios pasikeitimas toje pačioje maitinimo įtampoje. Remiantis tuo, būtina stabilizuoti ne įtampą, o elektros srovę, einančią per puslaidininkį.

Tokie maitinimo šaltiniai vadinami LED tvarkyklėmis, jie yra įprasti srovės stabilizatoriai. Šį įrenginį galite nusipirkti jau paruoštą arba surinkti patys, kitame skyriuje pateiksime keletą tipiškų vairuotojo schemų.

Namų LED tvarkyklė

Atkreipiame jūsų dėmesį į keletą variantų vairuotojams, kurių pagrindą sudaro specializuoti bendrovės „Monolithic Power System“ lustai, kurių naudojimas žymiai supaprastina dizainą. Schemos pateikiamos kaip pavyzdys, išsamų tipiško įtraukimo aprašymą galite rasti lusto duomenų lape.

Pirmasis variantas, pagrįstas MP4688 „Buck“ keitikliu.

Šis vairuotojas gali dirbti nuo 4,5 iki 80 V įtampos, maksimali išėjimo srovės riba yra 2 A, o tai leidžia šviestuvą maitinti ypač ryškiais didelės galios šviesos diodais. Elektros srovės, einančios per šviesos diodus, lygį reguliuoja pasipriešinimas R_Fb. PWM pritemdymo įgyvendinimas 20 kHz dažniu leidžia sklandžiai pakeisti per LED tekančią elektros srovę.

Antroji tvarkyklės versija pagrįsta MP2489 mikroschema. Kompaktiškas korpusas (QFN8 arba TSOT23-5) leidžia vairuotoją pastatyti į MR16 pagrindą, kurį naudoja halogeninės lempos, o tai leidžia pastarąjį pakeisti LED. Tipiška MP2489 prijungimo schema parodyta paveikslėlyje.

Aukščiau pateikta grandinė leidžia įjungti du lygiagrečius šviesos diodus, kurių kiekvieno darbinė srovė yra 350 mA.

Naujausia tvarkyklė, pagrįsta MP3412 mikroschema, kurią galima naudoti nešiojamuose žibintuvėliuose. Skiriamasis tokios schemos bruožas yra galimybė dirbti iš AA AA baterijos.