LED-uri Superbright: caracteristici de instalare, putere, proiectare

Dispozitivele de iluminat, în care LED-urile superbright sunt folosite ca surse de lumină, nu vor surprinde pe nimeni. Cererea pentru astfel de dispozitive este în continuă creștere, aceasta este direct legată de consumul redus de energie al acestor dispozitive. Având în vedere că aproximativ 25-35% din energia electrică consumată este cheltuită pentru iluminat, economiile vor fi foarte vizibile.

Dar, având în vedere costul relativ ridicat al LED-urilor super-luminoase, datorită caracteristicilor lor de design, nu este încă oportun să vorbim despre o tranziție completă la acest tip de iluminare. Potrivit experților, acest proces va dura între 5 și 10 ani, va fi atât de necesar pentru depanarea și implementarea noilor tehnologii.

Scurt de performanță

Eficiența dispozitivului de iluminat este considerată a fi raportul dintre fluxul de lumină generat (măsurat în lumeni) și energia electrică consumată (wați). O lampă cu filament de calitate are o eficiență de aproximativ 16 lumeni pe watt, fluorescentă (cu economie de energie) - de patru ori mai mult (64 lm / W), pentru lămpile de zi, acest indicator este în regiune 80 lm / W.

Eficiența LED-urilor super-lumină, produsă în acest moment, este aproximativ aceeași cu cea a lămpilor fluorescente. Vă rugăm să rețineți că vorbim despre producția în masă. În ceea ce privește limita teoretică pentru surse LED superbright, aceasta este definită printr-un prag de 320 lm / W.

După cum promit mulți producători, în următorii ani, eficiența poate fi crescută la 213 lm / W.

Influența caracteristicilor de proiectare asupra costului

Pentru fabricarea surselor de lumină LED superbright, se poate utiliza una dintre cele două metode:

• Pentru a obține o lumină apropiată în spectru de alb, sunt utilizate trei cristale instalate într-o carcasă. Unul este roșu, al doilea albastru și al treilea verde;
• se folosește un cristal care emite spectrul albastru sau ultraviolet; iluminează lentila acoperită cu un fosfor, ca urmare, radiația este transformată într-o lumină apropiată în spectru de lumina naturală.

În ciuda faptului că prima opțiune este mai eficientă, implementarea sa este ceva mai scumpă, ceea ce afectează negativ prevalența. În plus, spectrul luminii emise de o astfel de sursă este diferit de cel natural.

Dispozitivele fabricate de a doua tehnologie au o eficiență mai mică. De asemenea, trebuie reținut faptul că fosforul conține un compozit compus de ceriu și litiu pe bază de compoziție, care nu sunt ieftine în sine. De fapt, acest lucru explică costul relativ ridicat al LED-urilor albe superbright. Designul unui astfel de dispozitiv este prezentat în figură.

legendă:

• A - conductor tipărit;
• B - bază cu conductivitate termică crescută;
• C - carcasa de protecție a dispozitivului;
• D - pastă de lipit;
• E - cristal LED care emite lumină ultravioletă sau albastră;
• F - acoperire cu fosfor;
• G - clei (poate fi înlocuit cu un aliaj eutectic);
• H este firul care leagă cristalul și ieșirea;
• K este reflectorul;
• J este baza radiatorului;
• L - putere de ieșire;
• M este stratul dielectric.

Caracteristici de montare

Funcționarea LED-urilor superbright este afectată de gradul de încălzire a cristalului și de joncțiunea pn în sine. Durata de viață a dispozitivului depinde în mod direct de primul și de nivelul de flux luminos de al doilea. Prin urmare, pentru o durată de viață lungă a LED-urilor superbright, este necesară organizarea unui radiator de încredere, acest lucru se face folosind un radiator.

Trebuie remarcat faptul că bazele termoconductoare ale acestor semiconductori, de regulă, conduc electricitate. Prin urmare, atunci când mai multe elemente sunt instalate pe un radiator, trebuie să aveți grijă de izolarea electrică fiabilă a bazelor.

Restul regulilor de instalare sunt aproape aceleași ca în cazul diodelor convenționale, adică polaritatea trebuie respectată atât la instalarea piesei în sine, cât și la conectarea puterii.

Caracteristici de putere

Având în vedere costul relativ ridicat al LED-urilor superbright, este foarte important de utilizat pentru munca lor surse de alimentare fiabile și de înaltă calitate, deoarece aceste elemente semiconductoare sunt esențiale pentru curent suprasarcină.

După un mod anormal, dispozitivul poate rămâne funcțional, dar puterea fluxului luminos emis va fi semnificativ redusă. În plus, un astfel de element poate provoca daune altor LED-uri conectate în comun.

Înainte de a vorbi despre drivere pentru LED-uri super-luminoase, vom vorbi pe scurt despre caracteristicile sursei de alimentare a acestora. În primul rând, este necesar să se țină seama de următorii factori:

• puterea fluxului de lumină emis de aceste elemente depinde direct de mărimea curentului electric care curge prin ele;
• LED-urile superbright sunt caracterizate printr-o caracteristică neliniară I-V (caracteristică volt-ampere);
• temperatura are o influență puternică asupra caracteristicilor I-V ale acestor dispozitive semiconductoare.

Modificarea caracteristicii I-V la temperatura elementului semiconductor (superbright SMD LED) de 20 ° C și 70 ° C este prezentată mai jos.

După cum se poate observa din grafic, când o tensiune stabilă de 2 V este aplicată semiconductorului, curentul electric care trece prin el se schimbă în funcție de temperatură. Când cristalul este încălzit la 20 ° C, acesta va fi egal cu 14 mA, când temperatura va crește la 70 ° C, acest parametru va corespunde la 35 mA.

Rezultatul unei astfel de diferențe va fi o schimbare a puterii fluxului de lumină la aceeași tensiune de alimentare. Pe baza acestui lucru, este necesară stabilizarea nu a tensiunii, ci a curentului electric care trece prin semiconductor.

Astfel de surse de alimentare sunt numite drivere LED, sunt stabilizatori de curent obișnuiți. Acest dispozitiv poate fi achiziționat gata pregătit sau asamblat pe cont propriu, în secțiunea următoare vom oferi câteva scheme de șofer tipice.

Driver LED de casă

Vă aducem în atenție mai multe opțiuni pentru șoferi bazate pe cipuri specializate ale companiei Monolithic Power System, a căror utilizare simplifică foarte mult designul. Schemele sunt prezentate ca exemplu, o descriere completă a incluziunii tipice poate fi găsită în fișa tehnică a microcircuitului.

Opțiunea 1 bazată pe convertorul de buck MP4688.

Acest driver poate funcționa cu tensiuni cuprinse între 4.5 și 80 V, pragul maxim al curentului de ieșire este de 2 A, ceea ce permite ca corpul de iluminat să fie alimentat de LED-uri ultra-luminoase de mare putere. Nivelul curentului electric care trece prin LED-uri este reglat de rezistența R_{pensiune completă}. Implementarea gradării PWM cu o frecvență de 20 kHz vă permite să schimbați fără probleme curentul electric care circulă prin LED.

A doua versiune a driverului se bazează pe cipul MP2489. Carcasa sa compactă (QFN8 sau TSOT23-5) face posibilă plasarea șoferului în baza MR16 folosită de lămpile cu halogen, ceea ce permite înlocuirea acestuia din urmă cu cele LED. În figură este prezentată o diagramă tipică de conexiune MP2489.

Circuitul de mai sus vă permite să porniți două LED-uri paralele, fiecare având un curent de funcționare de 350 mA.

Cel mai recent driver bazat pe cipul MP3412, care poate fi folosit în lanterne portabile. O caracteristică distinctivă a unei astfel de scheme este capacitatea de a lucra dintr-o baterie AA.