Wydajne tablice LED w oświetleniu: funkcje urządzenia i aplikacji

Od czasu opracowania pierwszej praktycznie stosowanej diody LED przez profesora Uniwersytetu Illinois Nicka Holonyaka w 1962 roku minęło ponad pół wieku, jednak rewolucyjny wynalazek do dnia dzisiejszego podlega postępowym zmianom, stając się coraz doskonalszym, bardziej technologicznym i użytecznym.

Elektroluminescencja przejścia półprzewodnikowego, z rekombinacją elektronów i dziur, jest obecnie podstawą do superekonomicznych źródeł światła. LED, często nazywane LED (skrót od angielskiej diody elektroluminescencyjnej), lampy stopniowo zyskują stabilną pozycję na rynku nowoczesnych energooszczędnych technologii oświetleniowych, zarówno na potrzeby domowe, jak i dla przedsiębiorstw, a nawet systemów oświetlenia ulicznego.

Żarówki LED przewyższają bezpieczeństwo świetlówki kompaktowe, które zawierają rtęć i lampy żarowe, a teraz stają się całkowicie reliktem odległej przeszłości.

Głównym powodem zastąpienia lamp żarowych źródłami światła LED jest to, że lampa żarowa emituje bardzo szerokie spektrum, z których znaczna część po prostu nie działa w przypadku oświetlenia. Tylko 5 procent całkowitej mocy zużywanej przez żarówkę przeznacza się na oświetlenie, a resztę na ogrzewanie.

Właśnie dlatego bardzo mocne diody LED i matryce LED (monolityczne zespoły) były ostatnio tak szeroko reprezentowane na rynku, aby zastąpić przemysłowe oprawy oświetleniowe. Dioda LED emituje w raczej wąskim zakresie widma, na przykład pomarańczowa dioda LED ma długość fali w zakresie od 590 nm do 610 nm.

Zalety źródeł światła LED obejmują:

• wysoka wydajność świetlna porównywalna z lampami sodowymi (osiągana jest wartość 160 lumenów na wat),

• wytrzymałość i odporność na wibracje, długa żywotność (do 100000 godzin),

• szeroki zakres wyboru temperatury światła (od ciepłego 2700 K do zimnego 6500 K),

• czystość widmowa zapewniana przez samo urządzenie.

Ze względu na niską bezwładność światło włącza się natychmiast przy pełnej jasności, niezależnie od temperatury otoczenia, a włączenie / wyłączenie nie wpływa znacząco na żywotność diod LED. Kąt promieniowania może wynosić od 15 do 180 stopni.

Zastosowanie takich produktów jest całkowicie bezpieczne dla ludzi ze względu na niskie napięcie zasilania, niską temperaturę roboczą i oczywiście przyjazność dla środowiska naturalnego spowodowaną brakiem rtęci i fosforu, a także częścią promieniowania ultrafioletowego w widmie. Należy jednak pamiętać, że wysokie temperatury są szkodliwe dla dowolnego półprzewodnika, dlatego nie należy dopuszczać ogrzewania powyżej 60-70 stopni Celsjusza.

Potężne tablice LED to zespoły kilku kryształów w jednym bloku. Promieniujące kryształy pokryte luminoforem są połączone szeregowo równolegle, aby zoptymalizować zużycie prądu.

Płaska powierzchnia bloku jest przezroczystą powłoką z tworzywa sztucznego, która pozwala zainstalować dodatkową optykę, aby stworzyć niezbędny wzór rozproszenia światła. Matryce są dostarczane z dość grubym miedzianym lub aluminiowym podłożem z otworami montażowymi do montażu urządzenia na radiatorze.

Gładka powierzchnia podłoża zapewnia niezawodny kontakt urządzenia z radiatorem. Montaż należy wykonać ostrożnie, aby nie zdeformować ani nie uszkodzić obudowy. Pastę przewodzącą ciepło należy nałożyć na całą powierzchnię podłoża.

Przekrój drutów łączących nie powinien być mniejszy niż 0,5 milimetra kwadratowego, a obszar odprowadzania ciepła na wat powinien wynosić około 20-30 centymetrów kwadratowych w temperaturze otaczających obiektów 25-35 stopni Celsjusza. Takie matryce są dostępne przy różnych mocach znamionowych, do 300 watów lub więcej. Zasadniczo nie ma ograniczeń dotyczących rozmiaru matryc.

Średnia wartość napięcia roboczego dla jednego kryształu wynosi około 3,4 wolta, a natężenie prądu wynosi około 350 miliamperów. Wartości te mogą się nieznacznie różnić, ale nie należy przekraczać napięcia dozwolonego dla konkretnego zestawu, ponieważ diody LED mają gwałtownie rosnącą charakterystykę prąd-napięcie i szybko wypalą się, jeśli prąd przekroczy wartość krytyczną dla kryształu.

Zastosowanie grzejnika z marginesem powierzchniowym jest najlepszym ubezpieczeniem dla długiej, niezawodnej i bezawaryjnej pracy matrycy LED. Jeśli ograniczysz prąd przez kryształ do 320 miliamperów, strumień świetlny zmniejszy się o 3-5%, ale jednocześnie żywotność kryształu LED wzrośnie o rząd wielkości, a warunki jego zasilania będą idealne.

Źródłem zasilania diod LED może być dowolne źródło ze stabilizacją prądu obciążenia, a jeśli nie ma stabilizacji prądu, należy zapewnić znaczny margines dla przekroczenia maksymalnego dopuszczalnego prądu. Zmiana napięcia zasilającego o 1 wolt może prowadzić do wzrostu siły prądu o współczynnik dwa do trzech, a rezultatem będzie degradacja kryształu (kryształ zostanie uszkodzony - strumień świetlny zmniejszy się) lub przyciemnienie luminoforu.

Przy projektowaniu kombinacji grup diod LED w połączeniach szeregowo-równoległych, najlepiej w połączeniu szeregowym, aby uniknąć wysokich prądów roboczych.

Jeśli temperatura robocza kryształu w długim okresie czasu przekroczy optymalną wartość, luminofor ciemnieje i traci swoją funkcję pod wpływem temperatury. Przyciemnienie i zniszczenie luminoforu może powodować bezpośrednie działanie promieni słonecznych, jeśli nadal będą oddziaływać na powierzchnię diody LED.

Pożądane jest włączenie przekaźnika termicznego w konstrukcji źródła zasilania, umieszczając jego czujnik na grzejniku lampy.

Jeśli planujesz używać matrycy LED zimą na ulicy, musisz wziąć pod uwagę, że kondensatory elektrolityczne w źródle zasilania mają ograniczenia w stosowaniu w niskich temperaturach, dlatego najlepszym rozwiązaniem byłoby umieszczenie źródła zasilania w pomieszczeniu.

Korzystając z matryc LED na ulicy w niskich temperaturach, należy pamiętać, że wydajność znacznie wzrośnie, a strumień świetlny wzrośnie o 10-20 procent wartości nominalnej. A po 500-1000 godzinach pracy strumień świetlny w każdym przypadku będzie o 5-10 procent większy, ta funkcja kryształów nazywana jest „efektem treningowym”.

Wybór grzejnika do oświetlenia ulicznego wymaga również szczególnej uwagi, nie powinien on zawierać niepotrzebnych występów, wgłębień i zakrętów, aby naturalna konwekcja była maksymalna, a zanieczyszczenia i brud nie mogły gromadzić się na jego powierzchni.

Pożądane jest takie ustawienie zasilacza lampy, aby wilgoć gromadząca się wewnątrz lampy nie wpływała w najmniejszym stopniu na elementy obwodu.

Każdego roku udoskonalana jest technologia produkcji matryc LED wysokiej mocy, producenci szukają najlepszych opcji dla luminoforu. W tej chwili większość producentów używa żółtych luminoforów, są to zmodyfikowane wersje granatu itrowo-aluminiowego domieszkowane trójwartościową cerą.

Technologie oświetleniowe LED są skuteczne, a ich konstrukcja jest dość prosta. Są szeroko stosowane w naświetlaczach, lampach, taśmach LED, oświetleniu dekoracyjnym oraz w prostych latarkach. Ich moc światła osiąga 5000 lm.

Obecnie moduły LED służą do oświetlania budynków, ulic, konstrukcji reklamowych, tuneli i mostów, fontann, służą do oświetlania pomieszczeń biurowych i przemysłowych, wnętrz domowych i elementów mebli, a także w różnych nowoczesnych projektach.

Podczas wakacji potężne systemy oświetlenia LED zdobią fasady budynków, drzew i innych obiektów. Niezawodność źródeł światła LED umożliwia stosowanie ich w trudno dostępnych miejscach w celu częstej wymiany.

Obecnie w wielu krajach świata oświetlenie LED szybko zastąpiło inne. Wiele miast planuje wkrótce przejść na oświetlenie uliczne LED.