Herausfordernde Probleme mit der LED-Lampenleistung

Der Artikel befasst sich mit den Leistungsmerkmalen von LED-Lampen und -Modulen. Probleme und Merkmale von Stromversorgungsgeräten und die Steuerung solcher Lampen werden berücksichtigt.

LED-Beleuchtung dringt schnell in unser Leben ein und versucht, bereits bekannte energieeffiziente Leuchtstofflampen zu verdrängen. Bisher ist dies nicht sehr erfolgreich. Geringe Leistung, schmaler Lichtfokus, hohe Helligkeit und die blendende Wirkung von LEDs ermöglicht keine komfortable Beleuchtung in Wohnungen. Dies sind jedoch alles „Kinderkrankheiten“ neuer Quellen, die in naher Zukunft überwunden werden. Und hier LED-Lampenstromproblem verdient nähere Aufmerksamkeit.

Erinnern Sie sich daran LED ist ein Gerät mit dem aktuellen Prinzip der Lichterzeugung. Die direkte Umwandlung von elektrischem Strom in Licht beruht auf der Rekombination von Ladungen in der Halbleiterübergangszone. Wenn die Effizienz der Umwandlung von Ladungen in Lichtstrahlung nahezu 100% betragen würde, würde dies eine Reihe schwerwiegender technischer und technologischer Probleme beseitigen, mit denen Hersteller konfrontiert sind Hochleistungs-LED-Lampen heute.

Natürlich sind LEDs mit ihren 22% im Vergleich zum Wirkungsgrad von Glühlampen, die nicht 3% erreichen, und Leuchtstofflampen, bei denen der Wirkungsgrad kaum 9% erreicht, unbestritten führend unter den Lichtquellen. 8 von 10 Watt elektrischer Leistung, die dem emittierenden Kristall zugeführt wird, werden jedoch in Wärme umgewandelt. Und es ist schwierig, ihn abzulenken, weil Silizium ist ein schlechtes Kühlkörpermaterial.

Kurz gesagt, LEDs tolerieren keine hohen Temperaturen und reagieren auf dieselben Geräte: Sie deaktivieren LEDs und beschleunigen Diffusionsprozesse in Halbleitern. Idealerweise ist bei kryogenen Temperaturen die Lebensdauer der LED unbegrenzt. Bei 100 Grad sind es bestenfalls 50.000 Stunden.

Daher sind diese "goldenen" Zeiten vergangen, in denen eine LED-Anzeige mit geringem Stromverbrauch über einen Begrenzungswiderstand eingeschaltet und ihre Existenz vergessen werden konnte. Mit zunehmender Effizienz und Leistung von LEDs ist es notwendig, an der wackeligen Grenze extrem hoher Ströme und Temperaturen auszugleichen.

Die ersten LED-Lampen (SL) hatten ein einfaches Stromversorgungsdesign: einen Strombegrenzungskondensator, einen Gleichrichter und dann eine sequentielle Kette von Emissionsdioden. Darüber hinaus hatten sie aufgrund der geringen Trägheit der LEDs signifikante Pulsationen des Lichtflusses. Solche Lampen wurden zur Beleuchtung von Hauswirtschaftsräumen, Treppenhäusern und Hausnummernschildern verwendet.

Für die Beleuchtung von Wohngebäuden waren sie jedoch völlig ungeeignet. Zunächst durch die unbefriedigenden Eigenschaften des pulsierenden Lichtflusses. Das Aufkommen von Hochleistungs-LEDs und LED-Modulen mit einer Leistung von bis zu 50 und sogar 100 W hat die Entwicklung von erforderlich gemacht spezialisierte Netzteile für den normalen Betrieb.

Anwendung lineare Stromstabilisatoren zur Stromversorgung von LED-Lampen erwies sich nur für Ströme bis 1A als akzeptabel. Trotz des großen Bereichs und der präzisen Ausgangsparameter hatten die Mikroschaltungen große Wärmeverluste, erforderten die Verwendung von Heizkörpern und konnten nicht in Hochleistungs-LED-Lampen verwendet werden. Heutzutage haben einzelne LEDs und Module integrierte Stabilisatoren, aber solche Module werden hauptsächlich verwendet, wenn sie mit wiederaufladbaren Batterien betrieben werden.

Der Ausweg wurde auf dem Weg der Anwendung gefunden. Schaltnetzteile für LED-Lampen. In der Tat sind dies Halbleiter Vorschaltgeräte von Kompaktleuchtstofflampenoptimiert für die Stromversorgung von LED-Lampen.Der Vorteil von Impulsgeräten ist die Fähigkeit, mit der Netzspannung (220 V) zu arbeiten, ein hoher Wirkungsgrad und eine einfache Steuerung des Stabilisierungsstroms.

Zu den Nachteilen zählen der hohe Preis, der Einschaltstrom und der Welligkeitsausgang, wodurch die Lebensdauer der LEDs verkürzt wird. Mit einigen Komplikationen dieser Geräte, genannt "LED-Treiber"Netzwerkstörungen werden wirksam unterdrückt. Solche Treiber sind von vielen Unternehmen in integriertem Design erhältlich.

Ein Beispiel ist die LM-Serie von Step-Down- und Boost-Treibern mit Pulsweitenmodulation von National Semiconductor. Leider beträgt die Eingangsspannung der Mikroschaltungen nicht mehr als 100 V, was es schwierig macht, sie direkt an das 220 V-Netzwerk anzuschließen. Daher werden für LED-Lampen für Netzspannung weiterhin Treiber verwendet, die auf diskreten Elementen hergestellt wurden.

Das Unternehmen von Taiwan Mean Well Enterprises bietet eine breite Palette von Treibern für die Installation im Innen- und Außenbereich. Die AC / DC-Wandler decken den Leistungsbereich von 20 bis 300 Watt ab. Die Eingangsspannung kann von 90 bis 264 V variieren, es besteht Schutz gegen Überspannungen, Kurzschlüsse, Korrektur des Eingangsleistungsfaktors.

Noch komplexere Geräte haben Fahrer mit der Fähigkeit, die Helligkeit von LED-Lampen zu steuern oder Farbmanagement bei Verwendung von LED-Modulen als Last mit dreifarbigen RGB-LEDs.

Für das Farbmanagement werden spezielle Controller mit 4 oder 6 Ausgängen, Programmspeicher oder Steuereingängen von externen Geräten verwendet. Mit solchen Controllern können Sie einen vollen Farbumfang erzielen, aber zusätzlich die Stromversorgung solcher Lampen erschweren.

LED-Helligkeitsregelung Bei der Verwendung gepulster Geräte mit einem breiten Bereich von Eingangsspannungen entstehen erhebliche Schwierigkeiten. Traditionelle Dimmerschaltungen in diesem Fall nicht funktionieren. Es ist notwendig, die Parameter der Treiberausgangsstufen anzupassen, was alles andere als einfach ist und wiederum die Stromversorgung solcher Lichtquellen erschwert.

Das Ergebnis ist eine paradoxe Situation: Um nur einen Licht emittierenden Halbleiterübergang mit Strom zu versorgen und zu steuern, müssen komplexe und teure Bauelemente verwendet werden, die Tausende oder sogar Zehntausende von Halbleiterstrukturen enthalten. Wählen Sie heute angesichts der Vielzahl von LED-Typen und -Anwendungen ein Leistungsgerät für LED-Streifen und Lampen mit den gewünschten Eigenschaften und Parametern sind eine ernsthafte Schwierigkeit.

Die Weiterentwicklung von Netzteilen und Steuerung wird durch die Schaffung flexibler, universeller, programmierbarer Treiber mit einem ziemlich leistungsstarken Zentralprozessor erreicht. Durch die externe Umreifung der Chips können sie sowohl direkt zur Stromversorgung der Lampen aus dem Netzwerk als auch zur Interaktion mit externen Steuergeräten verwendet werden. Die notwendige elementare Basis existiert heute. Stoppen Sie nur für ein erfolgreiches Design.

Siehe auch auf unserer Website:So installieren Sie LED-Deckenleuchten