Tehokkaat LED-ryhmät valaistuksessa: laite- ja sovellusominaisuudet

Sen jälkeen kun Illinoisin yliopiston professori Nick Holonyak kehitti ensimmäisen käytännössä sovellettavan LEDin vuonna 1962, on kulunut yli puoli vuosisataa, mutta tämän päivän vallankumouksellinen keksintö on asteittain muuttumassa, siitä on tullut täydellisempiä, teknologiallisempia ja hyödyllisempiä.

Puolijohdesiirtymän elektroluminesenssi yhdessä elektronien ja reikien yhdistelmän kanssa on nyt perusedellytys supertaloudellisille valonlähteille. LED, jota usein kutsutaan LEDiksi (lyhenne englanninkielisestä valodiodista), valaisimet ovat vähitellen saavuttamassa vakaan aseman nykyaikaisen energiaa säästävän valaistustekniikan markkinoilla sekä kotitalouksien tarpeisiin että yrityksille ja jopa katuvalaisinjärjestelmiin.

LED-lamput ylittävät turvallisuuden pienikokoiset loisteputket, jotka sisältävät elohopeaa ja hehkulamppuja ja joista on nyt tullut kaukaisen menneisyyden jäänne.

Tärkein syy siihen, että hehkulamput korvataan LED-valonlähteillä, on se, että hehkulamppu säteilee erittäin laajalla spektrillä, josta merkittävä osa ei yksinkertaisesti toimi valaistuksessa. Vain 5 prosenttia hehkulampun kuluttamasta kokonaisvoimasta menee valaistukseen, ja loput menee lämmitykseen.

Siksi erittäin voimakkaat LEDit ja LED-ryhmät (monoliittiset kokoonpanot) ovat viime aikoina olleet niin laajalti edustettuna markkinoilla korvaamaan teollisuusvalaisimet. LED säteilee melko kapealla spektrin alueella, esimerkiksi oranssin LEDin aallonpituus on alueella 590 - 610 nm.

LED-valonlähteiden etuja ovat:

• korkea valoteho verrattavissa natriumlamppuihin (saavutetaan arvo 160 lumenia / watt),

• lujuus ja tärinänkestävyys, pitkä käyttöikä (jopa 100000 tuntia),

• laaja valikoima valon lämpötilan valitsemiseksi (lämpimästä 2700 K kylmään 6500 K),

• itse laitteen tarjoama spektrinen puhtaus.

Alhaisen hitauden takia valo syttyy heti täydellä kirkkaudella ympäristön lämpötilasta riippumatta, ja virran kytkeminen päälle / pois päältä ei vaikuta merkittävästi ledien käyttöikään. Säteilyn kulma voi olla 15 - 180 astetta.

Tällaisten tuotteiden käyttö on täysin turvallista ihmisille alhaisen syöttöjännitteen, alhaisen käyttölämpötilan ja tietysti ympäristöystävällisyyden takia, joka johtuu elohopean ja fosforin puuttumisesta sekä säteilyn ultraviolettiosasta spektrissä. On kuitenkin muistettava, että korkeat lämpötilat ovat haitallisia kaikille puolijohteille, joten sinun ei tule sallia lämmitystä yli 60-70 celsiusastetta.

Tehokkaat LED-ryhmät ovat useiden kiteiden kokoonpanoja yhdessä lohkossa. Fosforilla päällystetyt säteilevät kiteet on kytketty sarjaan rinnakkain virrankulutuksen optimoimiseksi.

Lohkon litteä pinta on läpinäkyvää muovipinnoitetta, jonka avulla voit asentaa lisäoptiikan tarvittavan valonsirontakuvion luomiseksi. Matriisit toimitetaan melko paksuilla kupari- tai alumiinisubstraateilla, joissa on asennusreiät yksikön asentamiseksi jäähdytyselementtiin.

Alustan sileä pinta varmistaa laitteen luotettavan kosketuksen jäähdytyselementtiin. Asennus on tehtävä huolellisesti, jotta kotelo ei muodonmuutos tai vaurioituisi. Lämpöä johtava tahna tulisi levittää alustan koko pintaan.

Yhdysjohtojen poikkileikkauksen ei tulisi olla pienempi kuin 0,5 neliö millimetriä, ja jäähdytyselementin pinta-alan wattia kohti tulisi olla noin 20-30 neliö senttimetriä ympäröivien esineiden lämpötilassa 25-35 celsiusastetta. Tällaisia ​​matriiseja on saatavana eri nimellistehoilla, jopa 300 wattia tai enemmän. Pohjimmiltaan matriisien koosta ei ole rajoituksia.

Yhden kiteen käyttöjännitteen keskimääräinen arvo on noin 3,4 volttia ja virran voimakkuus on noin 350 milliampeeria. Nämä arvot saattavat vaihdella hieman, mutta sinun ei pitäisi ylittää tietyn kokoonpanon sallittua jännitettä, koska LEDillä on jyrkästi kasvava virta-jänniteominaisuus, ja ne palavat nopeasti, jos virta ylittää kristallin kriittisen arvon.

Alueella varustetun jäähdyttimen käyttö on paras vakuutus LED-matriisin pitkälle, luotettavalle ja ongelmattomalle käytölle. Jos rajoitat virran kristallin läpi 320 milliamperiin, valovirta vähenee 3–5%, mutta samalla LED-kristallin käyttöikä kasvaa suuruusluokalla, käytännössä sen virtalähteen olosuhteet ovat ihanteelliset.

LEDien virtalähde voi olla mikä tahansa lähde, jolla kuormavirta on vakautettu, ja jos virranvakautta ei ole, silloin tulisi olla merkittävä marginaali suurimman sallitun virran ylittämiseksi. Syöttöjännitteen muutos 1 voltilla voi johtaa virran voimakkuuden lisääntymiseen kertoimella kahdesta kolmeen ja seurauksena on kiteen pilaantuminen (kide vaurioituu - valovirta vähenee) tai fosforin tummeneminen.

Suunniteltaessa LED-ryhmien yhdistelmiä sarja-rinnakkaisissa yhteyksissä, mieluiten sarja-kytkentä korkeiden toimintavirtojen välttämiseksi.

Jos kiteen toimintalämpötila ylittää pitkän ajanjakson optimaalisen arvon, fosfori tummenee ja menettää toimintonsa lämpötilan vaikutuksesta. Fosforin tummeneminen ja tuhoutuminen voi aiheuttaa suoraa auringonvaloa, jos ne vaikuttavat edelleen LEDin pintaan.

On toivottavaa sisällyttää lämpörele releen toimittamiseen, asettamalla sen anturi lampun säteilijälle.

Jos aiot käyttää LED-matriisia talvella kadulla, sinun on otettava huomioon, että virtalähteen elektrolyyttikondensaattoreilla on käytön rajoitus alhaisissa lämpötiloissa, siksi paras ratkaisu olisi sijoittaa virtalähde huoneeseen.

Kun käytetään LED-matriiseja kadulla alhaisissa lämpötiloissa, on muistettava, että tehokkuus kasvaa merkittävästi ja valoteho kasvaa 10-20 prosenttia nimellisarvosta. Ja 500-1000 käyttötunnin jälkeen valontuotto on joka tapauksessa 5-10 prosenttia enemmän, kiteiden tätä ominaisuutta kutsutaan “harjoitusvaikutukseksi”.

Jäähdyttimen valinta katuvalaistukseen vaatii myös erityistä huomiota, se ei saisi sisältää tarpeettomia ulkonemia, syvennyksiä ja mutkia niin, että luonnollinen konvektio on maksimaalinen, ja roskat ja lika eivät voineet kertyä sen pinnalle.

On toivottavaa järjestää lampun virransyöttöyksikkö siten, että kaikki lampun sisään kertyvä kosteus ei vaikuta vähiten piirielementteihin.

Joka vuosi korkeatehoisten LED-ryhmien tuotantoteknologiaa parannetaan, valmistajat etsivät parhaita vaihtoehtoja fosforille. Tällä hetkellä useimmat valmistajat käyttävät keltaisia ​​fosforia, ne ovat muunnettuja versioita yttrium-alumiinigranaatista, joka on seostettu kolmenarvoisella ceriumilla.

LED-valaistustekniikat ovat tehokkaita ja niiden suunnittelu on melko yksinkertainen. Niitä käytetään laajasti valaisimissa, lampuissa, LED-nauhoissa, koristevalaistuksessa ja yksinkertaisissa taskulampuissa. Heidän valovoimansa saavuttaa 5000 lm.

Nykyään LED-moduuleja käytetään valaisemaan rakennuksia, katuja, mainosrakenteita, tunneleita ja siltoja, suihkulähteitä, niitä käytetään valaisemaan toimisto- ja teollisuustiloja, kodin sisustuksia ja huonekaluelementtejä sekä monissa nykyaikaisissa suunnitteluprojekteissa.

Lomien aikana tehokkaat LED-valaistusjärjestelmät koristavat rakennusten, puiden ja muiden esineiden julkisivuja. LED-valolähteiden luotettavuus mahdollistaa niiden käytön vaikeissa paikoissa usein vaihdettavaksi.

Tällä hetkellä monissa maailman maissa LED-valaistus on nopeasti korvannut muut. Monet kaupungit suunnittelevat pian siirtyvän LED-katuvalaistukseen.