Superbright LED's: kenmerken van installatie, vermogen, ontwerp

Verlichtingsapparatuur, waarbij superheldere LED's worden gebruikt als lichtbronnen, zal niemand verbazen. De vraag naar dergelijke apparaten groeit voortdurend, dit houdt rechtstreeks verband met het lage stroomverbruik van deze apparaten. Aangezien ongeveer 25-35% van de verbruikte elektriciteit wordt besteed aan verlichting, zullen de besparingen zeer merkbaar zijn.

Maar gezien de relatief hoge kosten van superheldere LED's, vanwege hun ontwerpkenmerken, is het nog niet op tijd om over een volledige overgang naar dit type verlichting te praten. Volgens deskundigen zal dit proces 5 tot 10 jaar duren, het zal zo hard nodig zijn voor het debuggen en implementeren van nieuwe technologieën.

Prestaties kort

De efficiëntie van het verlichtingsapparaat wordt beschouwd als de verhouding tussen de gegenereerde lichtstroom (gemeten in lumen) en de verbruikte elektriciteit (watt). Een kwaliteitsdraadlamp heeft een efficiëntie van ongeveer 16 lumen per watt, fluorescerend (energiebesparend) - vier keer meer (64 lm / W), voor lange daglampen bevindt deze indicator zich in de regio 80 lm / W.

De efficiëntie van superheldere LED's, die momenteel in massa wordt geproduceerd, is ongeveer hetzelfde als die van fluorescentielampen. Houd er rekening mee dat we het over massaproductie hebben. Wat betreft de theoretische limiet voor superheldere LED-bronnen, deze wordt gedefinieerd door een drempel van 320 lm / W.

Zoals veel fabrikanten beloven, kan de efficiëntie de komende jaren worden verhoogd tot 213 lm / W.

Invloed van ontwerpkenmerken op de kosten

Voor de productie van superheldere LED-lichtbronnen kan een van twee methoden worden gebruikt:

• Om licht in spectrum dicht bij wit te verkrijgen, worden drie kristallen in één behuizing geïnstalleerd. De ene is rood, de tweede is blauw en de derde is groen;
• er wordt een kristal gebruikt dat in het blauwe of ultraviolette spectrum emitteert; het verlicht de lens bedekt met een fosfor; als resultaat wordt de straling omgezet in licht dat in spectrum dichtbij natuurlijk licht is.

Ondanks het feit dat de eerste optie effectiever is, is de implementatie ervan iets duurder, wat de prevalentie negatief beïnvloedt. Bovendien is het spectrum van het licht dat wordt uitgezonden door een dergelijke bron anders dan natuurlijk.

De apparaten vervaardigd door de tweede technologie hebben minder efficiëntie. Er moet ook rekening mee worden gehouden dat de fosfor een composietcomposiet van cerium en yttrium op basis van samenstelling bevat, die op zichzelf niet goedkoop zijn. Dit verklaart eigenlijk de relatief hoge kosten van superheldere witte LED's. Het ontwerp van een dergelijke inrichting is weergegeven in de figuur.

Legend:

• A - gedrukte geleider;
• B - basis met verhoogde thermische geleidbaarheid;
• C - beschermende behuizing van het apparaat;
• D - soldeerpasta;
• E - LED-kristal dat ultraviolet of blauw licht uitzendt;
• F - fosforcoating;
• G - lijm (kan worden vervangen door een eutectische legering);
• H is de draad die het kristal en de uitgang verbindt;
• K is de reflector;
• J is de warmteafleider;
• L - uitgangsvermogen;
• M is de diëlektrische laag.

Bevestigingsfuncties

De werking van superheldere LED's wordt beïnvloed door de mate van verwarming van het kristal en de pn-overgang zelf. De levensduur van het apparaat is direct afhankelijk van de eerste en het niveau van de lichtstroom van de tweede. Daarom is het voor de lange levensduur van superheldere LED's noodzakelijk om een ​​betrouwbare koellichaam te organiseren, dit gebeurt met behulp van een radiator.

Opgemerkt moet worden dat de warmtegeleidende bases van deze halfgeleiders in de regel elektriciteit geleiden. Daarom moet, wanneer meerdere elementen op één radiator worden geïnstalleerd, zorg worden gedragen voor een betrouwbare elektrische isolatie van de basissen.

De rest van de installatieregels is bijna hetzelfde als bij conventionele diodes, dat wil zeggen dat de polariteit in acht moet worden genomen, zowel bij het installeren van het onderdeel zelf als bij het aansluiten van de voeding.

Krachtfuncties

Gezien de relatief hoge kosten van superheldere LED's, is het erg belangrijk om voor hun werk te gebruiken betrouwbare en hoogwaardige voedingen, omdat deze halfgeleiderelementen kritisch zijn voor stroom overbelasting.

Na een abnormale modus kan het apparaat operationeel blijven, maar het vermogen van de uitgestraalde lichtstroom zal aanzienlijk worden verminderd. Bovendien zal een dergelijk element waarschijnlijk schade veroorzaken aan andere, gezamenlijk verbonden LED's.

Voordat we het hebben over stuurprogramma's voor superheldere LED's, zullen we het kort hebben over de kenmerken van hun voeding. Allereerst moet rekening worden gehouden met de volgende factoren:

• de kracht van de lichtstroom die door deze elementen wordt uitgezonden, hangt rechtstreeks af van de grootte van de elektrische stroom die erdoorheen stroomt;
• superheldere LED's worden gekenmerkt door een niet-lineaire I-V-karakteristiek (voltampère-karakteristiek);
• temperatuur heeft een sterke invloed op de I - V-kenmerken van deze halfgeleiderapparaten.

De verandering in de I - V-karakteristiek bij de temperatuur van het halfgeleiderelement (superheldere SMD LED) van 20 ° C en 70 ° C wordt hieronder weergegeven.

Zoals te zien is in de grafiek, verandert, wanneer een stabiele spanning van 2 V op de halfgeleider wordt aangelegd, de elektrische stroom die erdoorheen gaat afhankelijk van de temperatuur. Wanneer het kristal wordt verwarmd tot 20 ° C, zal het gelijk zijn aan 14 mA, wanneer de temperatuur stijgt tot 70 ° C, zal deze parameter overeenkomen met 35 mA.

Het resultaat van een dergelijk verschil is een verandering in het vermogen van de lichtstroom bij dezelfde voedingsspanning. Op basis hiervan is het noodzakelijk om niet de spanning te stabiliseren, maar de elektrische stroom die door de halfgeleider gaat.

Dergelijke voedingen worden LED-stuurprogramma's genoemd, het zijn gewone stroomstabilisatoren. Dit apparaat kan kant-en-klaar worden gekocht of zelf worden gemonteerd, in het volgende gedeelte bieden we enkele typische stuurprogramma's.

Zelfgemaakte LED-driver

We brengen verschillende opties voor stuurprogramma's onder de aandacht op basis van gespecialiseerde chips van het bedrijf Monolithic Power System, waarvan het gebruik het ontwerp aanzienlijk vereenvoudigt. De schema's worden als een voorbeeld gegeven, een volledige beschrijving van de typische opname is te vinden in het gegevensblad op de microschakeling.

Optie één op basis van de MP4688 buck-converter.

Deze driver kan werken met spanningen van 4,5 tot 80 V, de maximale uitgangsstroomdrempel is 2 A, waardoor de armatuur kan worden aangedreven door ultraheldere krachtige LED's. Het niveau van de elektrische stroom die door de LED's stroomt, wordt geregeld door de weerstand R_FB. Met de implementatie van PWM-dimmen met een frequentie van 20 kHz kunt u de elektrische stroom die door de LED stroomt soepel veranderen.

De tweede versie van het stuurprogramma is gebaseerd op de MP2489-chip. De compacte behuizing (QFN8 of TSOT23-5) maakt het mogelijk om de driver in de MR16-basis te plaatsen die door halogeenlampen wordt gebruikt, waardoor deze door LED-lampen kan worden vervangen. Een typisch MP2489-verbindingsdiagram wordt in de afbeelding getoond.

Met het bovenstaande circuit kunt u twee parallelle LED's inschakelen, die elk een bedrijfsstroom van 350 mA hebben.

De nieuwste driver op basis van de MP3412-chip, die kan worden gebruikt in draagbare zaklampen. Een onderscheidend kenmerk van een dergelijk schema is de mogelijkheid om te werken met een AA AA-batterij.