- Коротко про ефективність
- Вплив особливостей конструкції на вартість
- особливості монтажу
- особливості харчування
- Саморобний світлодіодний драйвер
Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!
Освітлювальними приладами, де в якості джерел світла використовуються сверхяркие світлодіоди, вже нікого не здивуєш. Попит на такі пристрої незмінно зростає, це безпосередньо пов'язано з низьким енергоспоживанням цих приладів. З огляду на, що на освітлення витрачається близько 25-35% споживаної електроенергії, економія буде вельми відчутною.
Але з огляду на відносно високу вартість надяскравих світлодіодів, в силу їх конструктивних особливостей, говорити про повний перехід на цей тип освітлення ще не своєчасно. На думку фахівців, цей процес займе від 5 до 10 років, саме стільки знадобиться на налагодження і впровадження нових технологій.
Коротко про ефективність
Ефективністю освітлювального приладу прийнято вважати співвідношення вироблюваного світлового потоку (вимірюється в люменах) до споживаної електроенергії (ват). Якісна лампа з ниткою розжарення має ефективність близько 16 люменів на ват, флуоресцентна (енергозберігаюча) - в чотири рази більше (64 лм / Вт), для довгих денних ламп цей показник в районі 80 лм / Вт.
ККД надяскравих світлодіодів, що випускаються масово на поточний момент, приблизно такий же, як у ламп денного світла. Зверніть увагу, що ми говоримо саме про масову продукцію. Що стосується теоретичної межі для надяскравих світлодіодних джерел, то він визначений порогом в 320 лм / Вт.
Як обіцяють багато виробників, в найближчі кілька років ККД можна буде підвищити до рівня 213 лм / Вт.
Вплив особливостей конструкції на вартість
Для виготовлення надяскравих світлодіодних джерел світла може застосовуватися один з двох способів:
- щоб отримати світло, близький по спектру до білого, використовуються три кристала встановлених в одному корпусі. Один червоний, другий синій і третій зелений;
- застосовується кристал, що випромінює в блакитному або ультрафіолетовому спектрі, він підсвічує лінзу покриту люмінофором, в результаті випромінювання перетвориться в світло, близький по спектру до природного.
Не дивлячись на те, що перший варіант більш ефективний, його реалізація обходиться трохи дорожче, що негативно відбивається на поширеності. Крім цього спектр світла, що випромінюється таким джерелом, відрізняється від природного.
У приладів, виготовлених з другої технології, менше ефективність. Варто також враховувати, що люмінофор містить в собі складний за складом композит на основі церію і ітрію, які самі по собі коштують недешево. Власне, цим і пояснюється відносно висока вартість надяскравих світлодіодів білого світла. Конструкція такого пристрою показана на малюнку.
позначення:
- А - друкований провідник;
- В - підстава з підвищеною теплопровідністю;
- C - захисний корпус пристрою;
- D - паста-припій;
- E - кристал світлодіода, який випромінює ультрафіолетове або блакитне світло;
- F -люмінофорное покриття;
- G - клей (може бути замінений евтектичним сплавом);
- H - провід, що з'єднує кристал і висновок;
- K - відбивач;
- J - тепловідвідними підставу;
- L - виведення живлення;
- M - діелектрична прошарок.
особливості монтажу
На роботу надяскравих світлодіодів впливає ступінь нагріву кристала і самого pn переходу. Від першого напряму залежить термін експлуатації пристрою, від другого - рівень світлового потоку. Тому для тривалої служби надяскравих світлодіодів необхідно організувати надійний тепловідвід, робиться це за допомогою радіатора.
Слід взяти до уваги, що теплопроводящие підстави цих напівпровідників, як правило, проводять електрику. Тому коли встановлюється декілька елементів на один радіатор, слід подбати про надійну електроізоляції підстав.
Решта правила монтажу практично такі ж, як у звичайних діодів, тобто необхідно дотримуватися полярності, як при установці самої деталі, так і підключенні живлення.
особливості харчування
З огляду на відносно високу вартість надяскравих світлодіодів, дуже важливо використовувати для їх роботи надійні і якісні джерела живлення, оскільки ці напівпровідникові елементи критичні до струмового перевантаження.
Після нештатного режиму прилад може залишитися працездатним, але вихідна потужність світлового потоку істотно скоротиться. Крім цього такий елемент з великою ймовірністю стане причиною поломки та інших, спільно підключених світлодіодів.
Перш, ніж говорити про драйвери для надяскравих світлодіодів, коротко розповімо про особливості їх харчування. В першу чергу необхідно взяти до уваги такі фактори:
- потужність світлового потоку, що випромінюється цими елементами, безпосередньо залежить від величини протікає через них електроструму;
- для надяскравих світлодіодів характерна нелінійна ВАХ (вольт-амперна характеристика);
- температура впливає на ВАХ цих напівпровідникових приладів.
Нижче показано зміна ВАХ при температурі напівпровідникового елемента (надяскравих smd-світлодіод) 20 ° С і 70 ° С.
Як видно з графіка, при подачі на напівпровідник стабільного напруги величиною 2 В, електрострум, що проходить через нього, змінюється в залежності від температури. При нагріванні кристала 20 ° С він буде дорівнює 14 мА, коли температура підвищиться до 70 ° С, цей параметр буде відповідати 35 мА.
Результатом такої різниці буде зміна потужності світлового потоку при одному і тому ж напрузі. Виходячи з цього, необхідно стабілізувати НЕ напруга, а електрострум, що проходить через напівпровідник.
Такі блоки живлення називаються світлодіодними драйверами, вони представляють собою звичайні стабілізатори струму. Це пристрій можна придбати готове або зібрати самостійно, в наступному розділі ми наведемо кілька типових схем драйверів.
Саморобний світлодіодний драйвер
Надамо вашій увазі кілька варіантів драйверів на основі спеціалізованих мікросхем компанії Monolithic Power System, використання яких істотно спрощує конструкцію. Схеми наводяться як приклад, повний опис типового включення можна знайти в даташит на мікросхеми.
Варіант перший на базі понижуючого перетворювача МР4688.
Драйвер може працювати з напругою від 4, 5 до 80 В, поріг максимального вихідного електроструму 2 А, що дозволяє живити світильник на надяскравих світлодіодах великої потужності. Рівень електроструму, що проходить через світлодіоди, регулюється опором R FB. Реалізація ШІМ-діммірованія з частотою 20 кГц дозволяє плавно змінювати протікає через світлодіод електрострум.
Другий варіант драйвера на базі мікросхеми МР2489. Її компактний корпус (QFN8 або TSOT23-5) робить можливим розміщення драйвера в цоколі MR16, використовуваний галогенними лампами, що дозволяє замінити останні світлодіодними. Типова схема підключення МР2489 показана на малюнку.
Наведена вище схема дозволяє включати два паралельних світлодіода, у кожного з яких робочий струм 350 мА.
Останній варіант драйвера на базі мікросхеми МР3412, який може бути використаний в переносних ліхтариках. Відмітна особливість такої схеми - можливість роботи від пальчикового елемента живлення АА.
