Superbright LEDs: cechy instalacji, mocy, wyglądu

Urządzenia oświetleniowe, w których jako źródła światła wykorzystywane są super jasne lampy LED, nikogo nie zaskoczą. Zapotrzebowanie na takie urządzenia stale rośnie, jest to bezpośrednio związane z niskim zużyciem energii przez te urządzenia. Biorąc pod uwagę, że około 25–35% zużytej energii elektrycznej przeznacza się na oświetlenie, oszczędności będą bardzo zauważalne.

Biorąc jednak pod uwagę stosunkowo wysoki koszt super jasnych diod LED, ze względu na ich cechy konstrukcyjne, nie jest jeszcze pora, aby mówić o całkowitym przejściu na tego rodzaju oświetlenie. Według ekspertów proces ten potrwa od 5 do 10 lat, będzie tak bardzo potrzebny do debugowania i wdrażania nowych technologii.

Krótki opis wydajności

Wydajność urządzenia oświetleniowego jest uważana za stosunek generowanego strumienia światła (mierzonego w lumenach) do zużytej energii elektrycznej (watów). Wysokiej jakości lampa żarowa ma wydajność około 16 lumenów na wat, fluorescencyjną (energooszczędność) - cztery razy więcej (64 lm / W), w przypadku długich lamp dziennych wskaźnik ten znajduje się w regionie 80 lm / W.

Wydajność super jasnych diod LED, produkowanych obecnie masowo, jest mniej więcej taka sama jak świetlówek. Pamiętaj, że mówimy o masowej produkcji. Jeśli chodzi o teoretyczny limit dla super jasnych źródeł LED, jest on definiowany przez próg 320 lm / W.

Jak obiecuje wielu producentów, w ciągu najbliższych kilku lat wydajność można zwiększyć do 213 lm / W.

Wpływ cech konstrukcyjnych na koszty

Do produkcji super jasnych źródeł światła LED można zastosować jedną z dwóch metod:

• Aby uzyskać światło o bliskim spektrum bieli, w jednej obudowie zastosowano trzy kryształy. Jeden jest czerwony, drugi jest niebieski, a trzeci jest zielony;
• stosowany jest kryształ emitujący w spektrum niebieskim lub ultrafioletowym; oświetla soczewkę pokrytą luminoforem; w rezultacie promieniowanie jest przekształcane w światło o spektrum zbliżonym do światła naturalnego.

Pomimo faktu, że pierwsza opcja jest bardziej skuteczna, jej wdrożenie jest nieco droższe, co negatywnie wpływa na rozpowszechnienie. Ponadto spektrum światła emitowanego przez takie źródło różni się od naturalnego.

Urządzenia wytwarzane przez drugą technologię mają mniejszą wydajność. Należy również pamiętać, że fosfor zawiera kompozyt złożony z ceru i itru na podstawie składu, który sam w sobie nie jest tani. W rzeczywistości tłumaczy to stosunkowo wysoki koszt super jasnych białych diod LED. Konstrukcja takiego urządzenia pokazano na rysunku.

Oznaczenia:

• A - drukowany przewodnik;
• B - podstawa o podwyższonej przewodności cieplnej;
• C - obudowa ochronna urządzenia;
• D - pasta lutownicza;
• E - kryształ LED emitujący światło ultrafioletowe lub niebieskie;
• F - powłoka fosforowa;
• G - klej (można zastąpić stopem eutektycznym);
• H jest drutem łączącym kryształ z wyjściem;
• K jest odbłyśnikiem;
• J jest podstawą radiatora;
• L - moc wyjściowa;
• M jest warstwą dielektryczną.

Funkcje montażowe

Na działanie super jasnych diod LED ma wpływ stopień nagrzewania kryształu i samego złącza pn. Żywotność urządzenia zależy bezpośrednio od pierwszego, a poziom strumienia świetlnego od drugiego. Dlatego dla długiej żywotności super jasnych diod LED konieczne jest zorganizowanie niezawodnego radiatora, odbywa się to za pomocą grzejnika.

Należy zauważyć, że podstawy przewodzące ciepło tych półprzewodników z reguły przewodzą prąd. Dlatego, gdy na jednym grzejniku zainstalowanych jest kilka elementów, należy zachować ostrożność, aby zapewnić niezawodną izolację elektryczną podstaw.

Pozostałe zasady instalacji są prawie takie same jak w przypadku konwencjonalnych diod, to znaczy należy przestrzegać biegunowości, zarówno podczas instalowania samej części, jak i przy podłączaniu zasilania.

Funkcje zasilania

Biorąc pod uwagę stosunkowo wysoki koszt super jasnych diod LED, bardzo ważne jest stosowanie ich do pracy niezawodne i wysokiej jakości zasilacze, ponieważ te elementy półprzewodnikowe mają kluczowe znaczenie dla prądu przeciążenie.

Po trybie nienormalnym urządzenie może nadal działać, ale moc emitowanego strumienia światła zostanie znacznie zmniejszona. Ponadto taki element może spowodować uszkodzenie innych, połączonych ze sobą diod LED.

Zanim zaczniemy mówić o sterownikach super jasnych diod LED, krótko porozmawiamy o funkcjach ich zasilacza. Przede wszystkim należy wziąć pod uwagę następujące czynniki:

• moc strumienia świetlnego emitowanego przez te elementy zależy bezpośrednio od wielkości przepływającego przez nie prądu elektrycznego;
• super jasne diody LED charakteryzują się nieliniową charakterystyką I-V (charakterystyka woltowo-amperowa);
• temperatura ma silny wpływ na charakterystykę I - V tych urządzeń półprzewodnikowych.

Zmiana charakterystyki I - V w temperaturze elementu półprzewodnikowego (super jasna dioda SMD) o wartości 20 ° C i 70 ° C pokazano poniżej.

Jak można zobaczyć na wykresie, gdy do półprzewodnika przyłożone zostanie stabilne napięcie 2 V, przepływający przez niego prąd elektryczny zmienia się w zależności od temperatury. Gdy kryształ zostanie ogrzany do 20 ° C, będzie on równy 14 mA, gdy temperatura wzrośnie do 70 ° C, ten parametr będzie odpowiadał 35 mA.

Wynikiem takiej różnicy będzie zmiana mocy strumienia światła przy tym samym napięciu zasilania. Na tej podstawie należy ustabilizować nie napięcie, ale prąd elektryczny przepływający przez półprzewodnik.

Takie zasilacze nazywane są sterownikami LED, są zwykłymi stabilizatorami prądu. To urządzenie można kupić gotowe lub zmontowane samodzielnie, w następnej sekcji przedstawimy kilka typowych schematów sterowników.

Domowy sterownik LED

Zwracamy uwagę na kilka opcji sterowników opartych na specjalistycznych układach firmy Monolithic Power System, których użycie znacznie upraszcza konstrukcję. Schematy podano jako przykład, pełny opis typowego włączenia można znaleźć w arkuszu danych mikroukładu.

Opcja pierwsza oparta na konwerterze buck MP4688.

Sterownik ten może pracować z napięciami od 4,5 do 80 V, maksymalny próg prądu wyjściowego wynosi 2 A, co pozwala na zasilenie oprawy ultra-jasnymi diodami LED o dużej mocy. Poziom prądu elektrycznego przepływającego przez diody LED jest regulowany przez rezystancję R_Fb. Implementacja ściemniania PWM o częstotliwości 20 kHz pozwala płynnie zmieniać prąd elektryczny przepływający przez diodę LED.

Druga wersja sterownika oparta jest na układzie MP2489. Kompaktowa obudowa (QFN8 lub TSOT23-5) umożliwia umieszczenie sterownika w podstawie MR16 wykorzystywanej przez lampy halogenowe, co pozwala na zastąpienie tej ostatniej lampami LED. Typowy schemat połączeń MP2489 pokazano na rysunku.

Powyższy obwód pozwala włączyć dwie równoległe diody LED, z których każda ma prąd roboczy 350 mA.

Najnowszy sterownik oparty na układzie MP3412, który można stosować w przenośnych latarkach. Charakterystyczną cechą takiego schematu jest możliwość pracy z baterii AA AA.