Superbright gaismas diodes: uzstādīšanas, jaudas, dizaina iezīmes

Apgaismošanas ierīces, kurās kā gaismas avoti tiek izmantoti īpaši spilgti LED, nevienu nepārsteigs. Pieprasījums pēc šādām ierīcēm pastāvīgi pieaug, tas ir tieši saistīts ar zemu šo ierīču enerģijas patēriņu. Ņemot vērā, ka apmēram 25-35% no patērētās elektroenerģijas tiek tērēti apgaismojumam, ietaupījumi būs ļoti pamanāmi.

Bet, ņemot vērā īpaši spilgto gaismas diožu salīdzinoši augstās izmaksas to dizaina iezīmju dēļ, vēl nav īsti laika runāt par pilnīgu pāreju uz šāda veida apgaismojumu. Pēc ekspertu domām, šis process prasīs no 5 līdz 10 gadiem, tas būs tik ļoti nepieciešams atkļūdošanai un jaunu tehnoloģiju ieviešanai.

Īss priekšnesums

Apgaismošanas ierīces efektivitāti uzskata par radītās gaismas plūsmas (izmērītas lūmenos) un patērētās elektroenerģijas (vatos) attiecību. Kvalitatīvas kvēlspuldzes efektivitāte ir aptuveni 16 lūmeni uz vatu, fluorescējoša (enerģijas taupīšana) - četras reizes vairāk (64 lm / W), garām dienasgaismas spuldzēm šis rādītājs ir reģionā 80 lm / W

Superbright LED, kas šobrīd tiek ražoti masveidā, efektivitāte ir aptuveni tāda pati kā dienasgaismas spuldzēm. Lūdzu, ņemiet vērā, ka mēs runājam par masveida ražošanu. Runājot par superbright LED avotu teorētisko robežu, to nosaka ar slieksni 320 lm / W.

Kā sola daudzi ražotāji, nākamajos gados efektivitāti var palielināt līdz 213 lm / W.

Dizaina iezīmju ietekme uz izmaksām

Īpaši spilgtu LED gaismas avotu ražošanai var izmantot vienu no divām metodēm:

• Lai iegūtu gaismu tuvu spektram baltā krāsā, vienā korpusā tiek izmantoti trīs kristāli. Viens no tiem ir sarkans, otrais ir zils un trešais ir zaļš;
• tiek izmantots kristāls, kas izstaro zilā vai ultravioletā spektrā; tas apgaismo objektīvu, kas pārklāts ar fosforu, kā rezultātā starojums tiek pārveidots gaismā, kura spektrs ir tuvu dabiskajai gaismai.

Neskatoties uz to, ka pirmais variants ir efektīvāks, tā ieviešana ir nedaudz dārgāka, kas negatīvi ietekmē izplatību. Turklāt šāda avota izstarotās gaismas spektrs atšķiras no dabiskā.

Ierīcēm, kuras ražo otrā tehnoloģija, ir mazāka efektivitāte. Ir arī vērts padomāt, ka fosfors satur jauktu cerija un itrija kompozītu, kuru sastāvs ir sarežģīts, un tie paši ir dārgi. Faktiski tas izskaidro superbright balto gaismas diožu salīdzinoši augstās izmaksas. Šādas ierīces dizains ir parādīts attēlā.

Apzīmējumi:

• A - iespiests diriģents;
• B - bāze ar paaugstinātu siltuma vadītspēju;
• C - ierīces aizsargājošais korpuss;
• D - lodēšanas pasta;
• E - LED kristāli, kas izstaro ultravioleto vai zilo gaismu;
• F - fosfora pārklājums;
• G - līme (var aizstāt ar eutektisku sakausējumu);
• H ir vads, kas savieno kristālu un izvadi;
• K ir atstarotājs;
• J ir siltuma izlietnes pamatne;
• L - izejas jauda;
• M ir dielektriskais slānis.

Montāžas iespējas

Īpaši spožu gaismas diožu darbību ietekmē kristāla un paša pn krustojuma sildīšanas pakāpe. Ierīces kalpošanas laiks ir tieši atkarīgs no pirmā, bet otrajā - gaismas plūsmas līmeņa. Tāpēc superbright gaismas diožu ilgam kalpošanas laikam ir jāorganizē uzticama siltuma izlietne, tas tiek darīts, izmantojot radiatoru.

Jāatzīmē, ka šo pusvadītāju siltumvadošās pamatnes, kā likums, vada elektrību. Tāpēc, kad vienam radiatoram ir uzstādīti vairāki elementi, ir jārūpējas par drošu pamatņu elektrisko izolāciju.

Pārējie uzstādīšanas noteikumi ir gandrīz tādi paši kā parastajām diodēm, tas ir, ir jāievēro polaritāte, gan uzstādot pašu daļu, gan pieslēdzot strāvu.

Barošanas iespējas

Ņemot vērā samērā augstās superbright gaismas diožu izmaksas, to ir ļoti svarīgi izmantot uzticami un augstas kvalitātes barošanas avoti, jo šie pusvadītāju elementi ir kritiski svarīgi strāvai pārslodze.

Pēc neparasta režīma ierīce var darboties, bet izstarotās gaismas plūsmas jauda tiks ievērojami samazināta. Turklāt šāds elements, iespējams, var sabojāt citas, kopīgi savienotas gaismas diodes.

Pirms runājam par īpaši spilgtu gaismas diožu vadītājiem, mēs īsi runāsim par viņu barošanas avotu īpašībām. Pirmkārt, ir jāņem vērā šādi faktori:

• šo elementu izstarotās gaismas plūsmas jauda ir tieši atkarīga no caur tiem plūstošās elektriskās strāvas lieluma;
• superbright gaismas diodēm raksturīgs nelineārs I-V raksturlielums (volt-ampēra raksturlielums);
• temperatūrai ir liela ietekme uz šo pusvadītāju ierīču I - V raksturlielumiem.

Zemāk parādītas I-V raksturlieluma izmaiņas pusvadītāja elementa (supergaismā SMD LED) temperatūrā 20 ° C un 70 ° C.

Kā redzams no diagrammas, kad pusvadītājam tiek piemērots stabils 2 V spriegums, caur to izejošā elektriskā strāva mainās atkarībā no temperatūras. Kad kristāls tiek uzkarsēts līdz 20 ° C, tas būs vienāds ar 14 mA, ja temperatūra paaugstinās līdz 70 ° C, šis parametrs atbildīs 35 mA.

Šādas atšķirības rezultāts būs gaismas plūsmas jaudas izmaiņas tajā pašā barošanas spriegumā. Balstoties uz to, ir nepieciešams stabilizēt nevis spriegumu, bet elektrisko strāvu, kas iet caur pusvadītāju.

Šādus barošanas avotus sauc par LED draiveriem, tie ir parastie strāvas stabilizatori. Šo ierīci var iegādāties gatavu vai samontēt pats, nākamajā sadaļā mēs sniegsim dažas tipiskas draiveru shēmas.

Pašdarināts LED draiveris

Mēs pievēršam jūsu uzmanībai vairākas iespējas autovadītājiem, kuru pamatā ir Monolithic Power System uzņēmuma specializētās mikroshēmas, kuru izmantošana ievērojami vienkāršo dizainu. Shēmas ir sniegtas kā piemērs, tipiskas iekļaušanas pilnu aprakstu var atrast mikroplašu datu lapā.

Pirmā iespēja, pamatojoties uz MP4688 lādētāja pārveidotāju.

Šis draiveris var strādāt ar spriegumu no 4,5 līdz 80 V, maksimālais izejas strāvas slieksnis ir 2 A, kas ļauj gaismekli darbināt ar ultra spilgtiem lieljaudas LED. Elektriskās strāvas līmeni, kas iet caur gaismas diodēm, regulē ar pretestību R_Fb. PWM aptumšošanas ieviešana ar frekvenci 20 kHz ļauj vienmērīgi mainīt elektrisko strāvu, kas plūst caur LED.

Otrā draivera versija ir balstīta uz MP2489 mikroshēmu. Tā kompaktais korpuss (QFN8 vai TSOT23-5) ļauj vadītāju ievietot MR16 pamatnē, kuru izmanto halogēna lampas, kas ļauj to aizstāt ar LED. Tipiska MP2489 savienojuma shēma ir parādīta attēlā.

Iepriekš minētā shēma ļauj ieslēgt divus paralēlus gaismas diodes, kuru katra darba strāva ir 350 mA.

Jaunākais draiveris, kura pamatā ir mikroshēma MP3412, ko var izmantot portatīvajos lukturīšos. Šādas shēmas atšķirīga iezīme ir spēja strādāt no AA AA akumulatora.