Superbright-lysdioder: funktioner för installation, ström, design

Belysningsenheter, där superbruna lysdioder används som ljuskällor, kommer inte att överraska någon. Efterfrågan på sådana enheter växer ständigt, detta är direkt relaterat till den låga energiförbrukningen för dessa enheter. Med tanke på att cirka 25-35% av den förbrukade elen spenderas på belysning kommer besparingarna att märkas mycket.

Men med tanke på de relativt höga kostnaderna för superljust lysdioder, på grund av deras designfunktioner, är det ännu inte aktuellt att prata om en fullständig övergång till denna typ av belysning. Enligt experter kommer denna process att ta från 5 till 10 år, det kommer att behövas så mycket för felsökning och implementering av ny teknik.

Prestanda kort

Belysningsenhetens effektivitet anses vara förhållandet mellan det genererade ljusflödet (mätt i lumen) och den förbrukade elektriciteten (watt). En glödlampor av hög kvalitet har en verkningsgrad på cirka 16 lumen per watt, lysrör (energibesparande) - fyra gånger mer (64 lm / W), för långa dagslampor är denna indikator i regionen 80 lm / W.

Effektiviteten hos superbright-lysdioder, massproducerade just nu, är ungefär densamma som för lysrör. Observera att vi talar om massproduktion. När det gäller den teoretiska gränsen för superbright LED-källor definieras den med en tröskel på 320 lm / W.

Som många tillverkare lovar kan effektiviteten under de närmaste åren ökas till 213 lm / W.

Påverkan av designfunktioner på kostnaden

För tillverkning av superbratta LED-ljuskällor kan en av två metoder användas:

• För att få ljus nära spektrum till vitt används tre kristaller installerade i ett hölje. Den ena är röd, den andra är blå och den tredje är grön;
• en kristall som avger i det blå eller ultravioletta spektrumet används; det lyser upp linsen belagd med en fosfor; som ett resultat omvandlas strålningen till ljus som är nära i spektrumet till naturligt ljus.

Trots att det första alternativet är mer effektivt är dess implementering något dyrare, vilket negativt påverkar prevalensen. Dessutom skiljer sig det ljusspektrum som släpps ut av en sådan källa från det naturliga.

Enheterna som tillverkas av den andra tekniken har mindre effektivitet. Det är också värt att tänka på att fosforen innehåller en sammansatt komposit av cerium och yttrium, som är komplexa i sammansättning, vilka själva är dyra. Egentligen förklarar detta den relativt höga kostnaden för superbruna vita lysdioder. Utformningen av en sådan anordning visas i figuren.

Legend:

• A - tryckt ledare;
• B - bas med ökad värmeledningsförmåga;
• C - enhetens skyddande hölje;
• D - lödpasta;
• E - LED-kristall som avger ultraviolett eller blått ljus;
• F - fosforbeläggning;
• G-lim (kan ersättas med en eutektisk legering);
• H är den tråd som förbinder kristallen och utgången;
• K är reflektorn;
• J är kylflänsen;
• L - effektuttag;
• M är det dielektriska skiktet.

Monteringsfunktioner

Driften av superbratta lysdioder påverkas av graden av uppvärmning av kristallen och själva pn-korsningen. Enhetens livslängd beror direkt på den första och nivån på ljusflödet på den andra. Därför är det nödvändigt att organisera en tillförlitlig kylfläns för den långa livslängden för superbruna lysdioder, detta görs med hjälp av en kylare.

Det bör noteras att de värmeledande baserna hos dessa halvledare som regel leder elektricitet. Därför, när flera element installeras på en kylare, bör man se till att tillförlitlig elektrisk isolering av baserna.

Resten av installationsreglerna är nästan desamma som för konventionella dioder, det vill säga polariteten måste följas både vid installation av själva delen och vid anslutning av strömmen.

Strömfunktioner

Med tanke på den relativt höga kostnaden för superbruna lysdioder är det mycket viktigt att använda för deras arbete tillförlitliga och högkvalitativa strömförsörjningar eftersom dessa halvledarelement är avgörande för strömmen överbelastning.

Efter ett onormalt läge kan enheten förbli i drift, men effekten för det utsända ljusflödet kommer att reduceras avsevärt. Dessutom kan ett sådant element sannolikt orsaka skador på andra, gemensamt anslutna lysdioder.

Innan vi pratar om drivrutiner för superljust lysdioder, kommer vi att prata kort om funktionerna i deras strömförsörjning. Först av allt är det nödvändigt att ta hänsyn till följande faktorer:

• kraften hos ljusflödet som avges av dessa element beror direkt på storleken på den elektriska strömmen som strömmar genom dem;
• superbright-lysdioder kännetecknas av en icke-linjär I-V-karakteristik (volt-ampere-karakteristik);
• temperaturen har ett starkt inflytande på I - V-egenskaperna hos dessa halvledaranordningar.

Förändringen i I - V-karakteristiken vid temperaturen hos halvledarelementet (superbright smd LED) är 20 ° C och 70 ° C.

Som framgår av diagrammet, när en stabil spänning på 2 V appliceras på halvledaren, ändras den elektriska strömmen som passerar genom den beroende på temperaturen. När kristallen upphettas till 20 ° C kommer den att vara lika med 14 mA, när temperaturen stiger till 70 ° C kommer denna parameter att motsvara 35 mA.

Resultatet av en sådan skillnad kommer att bli en förändring i ljusflödets effekt vid samma matningsspänning. Baserat på detta är det nödvändigt att stabilisera inte spänningen utan den elektriska strömmen som går genom halvledaren.

Sådana strömförsörjningar kallas LED-drivrutiner, de är vanliga strömstabilisatorer. Den här enheten kan köpas färdigt eller monteras på egen hand, i nästa avsnitt kommer vi att tillhandahålla några typiska drivrutinsscheman.

Hemlagad LED-drivrutin

Vi uppmärksammar flera alternativ för drivrutiner baserade på specialiserade chips från Monolithic Power System-företaget, vars användning förenklar designen kraftigt. Schema ges som exempel, en fullständig beskrivning av den typiska inkluderingen finns i databladet på mikrokretsen.

Alternativ ett baserat på MP4688-omvandlaren.

Denna drivrutin kan arbeta med spänningar från 4,5 till 80 V, den maximala utgångsströmsgränsen är 2 A, vilket gör att armaturen kan drivas av extremt ljusa högeffekta lysdioder. Nivån på elektrisk ström som passerar genom lysdioderna regleras av motståndet R_FB. Implementeringen av PWM-dimning med en frekvens på 20 kHz låter dig smidigt ändra den elektriska strömmen som strömmar genom lysdioden.

Den andra versionen av drivrutinen är baserad på MP2489-chipet. Dess kompakta hölje (QFN8 eller TSOT23-5) gör det möjligt att placera drivrutinen i MR16-basen som används av halogenlampor, vilket gör det möjligt att ersätta den senare med LED-lampor. Ett typiskt MP2489-anslutningsdiagram visas på figuren.

Ovanstående krets gör att du kan slå på två parallella lysdioder som var och en har en driftsström på 350 mA.

Den senaste drivrutinen baserad på MP3412-chipet, som kan användas i bärbara ficklampor. Ett särdrag hos ett sådant schema är förmågan att arbeta med ett AA AA-batteri.