LEDs Superbright: características de instalação, potência, design

Os dispositivos de iluminação, onde os LEDs super brilhantes são usados ​​como fontes de luz, não surpreenderão ninguém. A demanda por esses dispositivos está em constante crescimento, isso está diretamente relacionado ao baixo consumo de energia desses dispositivos. Considerando que cerca de 25-35% da eletricidade consumida é gasta em iluminação, a economia será muito perceptível.

Mas dado o custo relativamente alto de LEDs super brilhantes, devido às suas características de projeto, ainda não é oportuno falar sobre uma transição completa para este tipo de iluminação. Segundo especialistas, esse processo levará de 5 a 10 anos, será muito necessário para a depuração e implementação de novas tecnologias.

Resumo de desempenho

Considera-se que a eficiência do dispositivo de iluminação é a relação entre o fluxo de luz gerado (medido em lúmens) e a eletricidade consumida (watts). Uma lâmpada de filamento de qualidade tem uma eficiência de cerca de 16 lúmens por watt, fluorescente (economia de energia) - quatro vezes mais (64 lm / W), para lâmpadas diurnas longas este indicador está na região 80 lm / W.

A eficiência dos LEDs superbright, produzidos em massa no momento, é praticamente a mesma das lâmpadas fluorescentes. Por favor, note que estamos falando sobre produção em massa. Quanto ao limite teórico para fontes de LED superbright, ele é definido por um limite de 320 lm / W.

Como muitos fabricantes prometem, nos próximos anos, a eficiência pode ser aumentada para 213 lm / W.

Influência de recursos de design no custo

Para a fabricação de fontes de luz LED super brilhantes, um dos dois métodos pode ser usado:

• Para obter a luz próxima do espectro ao branco, três cristais são usados ​​instalados em um compartimento. Um é vermelho, o segundo é azul e o terceiro é verde;
• é usado um cristal emitido no espectro azul ou ultravioleta; ilumina a lente revestida com fósforo; como resultado, a radiação é convertida em luz que se aproxima do espectro da luz natural.

Apesar do fato de que a primeira opção é mais eficaz, sua implementação é um pouco mais cara, o que afeta negativamente a prevalência. Além disso, o espectro da luz emitida por essa fonte é diferente do natural.

Os dispositivos fabricados pela segunda tecnologia têm menos eficiência. Também deve-se ter em mente que o fósforo contém um compósito composto de cério e ítrio baseado na composição, que não é barato por si só. Na verdade, isso explica o custo relativamente alto dos LEDs brancos super brilhantes. O design desse dispositivo é mostrado na figura.

Designações:

• A - condutor impresso;
• B - base com condutividade térmica aumentada;
• C - carcaça protetora do dispositivo;
• D - pasta de solda;
• E - cristal LED emissor de luz ultravioleta ou azul;
• F - revestimento de fósforo;
• Cola G (pode ser substituída por uma liga eutética);
• H é o fio que liga o cristal e a saída;
• K é o refletor;
• J é a base do dissipador de calor;
• L - potência;
• M é a camada dielétrica.

Recursos de montagem

A operação dos LEDs super brilhantes é afetada pelo grau de aquecimento do cristal e pela própria junção pn. A vida do dispositivo depende diretamente do primeiro e do nível de fluxo luminoso do segundo. Portanto, para a longa vida útil dos LEDs super brilhantes, é necessário organizar um dissipador de calor confiável, isso é feito usando um radiador.

Deve-se notar que as bases condutoras de calor desses semicondutores, via de regra, conduzem eletricidade. Portanto, quando vários elementos são instalados em um radiador, deve-se tomar cuidado com o isolamento elétrico confiável das bases.

O restante das regras de instalação é quase o mesmo dos diodos convencionais, ou seja, a polaridade deve ser observada, tanto na instalação da peça quanto na conexão da energia.

Recursos de energia

Dado o custo relativamente alto dos LEDs super brilhantes, é muito importante usar no trabalho deles fontes de alimentação confiáveis ​​e de alta qualidade, uma vez que esses elementos semicondutores são críticos para a corrente sobrecarga.

Após um modo anormal, o dispositivo pode permanecer operacional, mas a potência do fluxo de luz emitido será significativamente reduzida. Além disso, é provável que esse elemento cause danos a outros LEDs conectados em conjunto.

Antes de falar sobre drivers para LEDs super brilhantes, falaremos brevemente sobre os recursos de sua fonte de alimentação. Antes de tudo, é necessário levar em consideração os seguintes fatores:

• a potência do fluxo de luz emitida por esses elementos depende diretamente da magnitude da corrente elétrica que flui através deles;
• os LEDs superbright são caracterizados por uma característica I-V não linear (característica volt-ampère);
• A temperatura influencia fortemente as características I - V desses dispositivos semicondutores.

A mudança na característica I - V na temperatura do elemento semicondutor (LED superbright smd) é de 20 ° C e 70 ° C.

Como pode ser visto no gráfico, quando uma tensão estável de 2 V é aplicada ao semicondutor, a corrente elétrica que passa por ele muda dependendo da temperatura. Quando o cristal é aquecido a 20 ° C, será igual a 14 mA, quando a temperatura subir para 70 ° C, esse parâmetro corresponderá a 35 mA.

O resultado dessa diferença será uma alteração na potência do fluxo de luz na mesma tensão de alimentação. Com base nisso, é necessário estabilizar não a tensão, mas a corrente elétrica que passa pelo semicondutor.

Essas fontes de alimentação são chamadas de drivers de LED, são estabilizadores de corrente comuns. Este dispositivo pode ser adquirido pronto ou montado por conta própria. Na próxima seção, forneceremos alguns esquemas típicos de drivers.

Driver de LED caseiro

Chamamos a sua atenção várias opções para drivers baseados em chips especializados da empresa Monolithic Power System, cuja utilização simplifica bastante o design. Os esquemas são dados como exemplo. Uma descrição completa da inclusão típica pode ser encontrada na folha de dados do microcircuito.

Opção um com base no conversor buck MP4688.

Este driver pode trabalhar com tensões de 4,5 a 80 V, o limite máximo de corrente de saída é 2 A, o que permite que a luminária seja alimentada por LEDs de alta potência ultra brilhantes. O nível de corrente elétrica que passa pelos LEDs é regulado pela resistência R_Fb. A implementação do escurecimento PWM com uma frequência de 20 kHz permite alterar suavemente a corrente elétrica que flui através do LED.

A segunda versão do driver é baseada no chip MP2489. Sua carcaça compacta (QFN8 ou TSOT23-5) permite colocar o driver na base MR16 usada pelas lâmpadas halógenas, o que permite substituir as últimas por LEDs. Um diagrama de conexão MP2489 típico é mostrado na figura.

O circuito acima permite ligar dois LEDs paralelos, cada um com uma corrente de operação de 350 mA.

O driver mais recente baseado no chip MP3412, que pode ser usado em lanternas portáteis. Uma característica distintiva desse esquema é a capacidade de trabalhar com uma bateria AA AA.