Matricele LED puternice în iluminare: caracteristicile dispozitivului și aplicației

De la dezvoltarea primului LED practic aplicabil de către profesorul Nick Holonyak de la Universitatea din Illinois, în 1962, a trecut mai mult de jumătate de secol, însă, invenția revoluționară până în prezent suferă modificări progresive, devenind din ce în ce mai perfecte și din ce în ce mai mult tehnologice și utile.

Electroluminescența unei tranziții semiconductoare, cu recombinarea electronilor și a găurilor, este acum baza surselor de lumină super-economice. LED-urile, adesea numite LED (scurt pentru dioda engleză care emite lumină), lămpile câștigă treptat o poziție stabilă pe piața tehnologiilor moderne de economisire a energiei, atât pentru nevoile casnice, cât și pentru întreprinderi și chiar pentru sisteme de iluminat stradal.

Becurile LED depășesc siguranța tuburi fluorescente compacte, care conțin mercur și lămpi incandescente și acum devin complet o relicvă a trecutului îndepărtat.

Motivul principal pentru care lămpile cu incandescență sunt înlocuite cu surse de lumină LED, se datorează faptului că lampa incandescentă emite într-un spectru foarte larg, o parte semnificativă din care pur și simplu nu funcționează pentru iluminare. Doar 5 la sută din puterea totală consumată de o lampă cu incandescență trece la iluminare, iar restul se încălzește.

De aceea, LED-urile și tablourile cu LED-uri (ansambluri monolitice) foarte puternice au fost recent reprezentate pe piață atât de recent pentru a înlocui corpurile de iluminat industriale. Un LED emite într-un interval destul de restrâns al spectrului, de exemplu, un LED portocaliu are o lungime de undă în intervalul de la 590 nm la 610 nm.

Avantajele surselor de lumină LED includ:

• putere ridicată de lumină comparabilă cu lămpile de sodiu (se atinge o valoare de 160 de lumeni pe watt),

• rezistență și rezistență la vibrații, durată de viață lungă (până la 100000 ore),

• gamă largă pentru alegerea temperaturii ușoare (de la 2700 K cald la 6500 K rece),

• puritatea spectrală oferită de dispozitivul însuși.

Datorită inerției scăzute, lumina se aprinde imediat la luminozitate maximă, indiferent de temperatura ambientală, iar pornirea / oprirea nu afectează în mod semnificativ durata de viață a LED-urilor. Unghiul de radiație poate fi de la 15 la 180 de grade.

Utilizarea unor astfel de produse este complet sigură pentru om datorită tensiunii de alimentare reduse, temperaturii de funcționare scăzute și, bineînțeles, prieteniei cu mediul furnizate prin absența mercurului și fosforului, precum și a părții ultraviolete a radiațiilor din spectru. Cu toate acestea, trebuie amintit faptul că temperaturile ridicate sunt dăunătoare pentru orice semiconductor, deci nu trebuie să permiteți încălzirea peste 60-70 de grade Celsius.

Puterele tablouri LED sunt ansambluri ale mai multor cristale dintr-un singur bloc. Cristalele radiante acoperite cu un fosfor sunt conectate în serie-paralel pentru a optimiza consumul curent.

Suprafața plană a blocului este o acoperire din plastic transparent, care vă permite să instalați optici suplimentare pentru a crea modelul necesar de împrăștiere a luminii. Matricele sunt furnizate cu un substrat destul de gros din cupru sau aluminiu cu găuri de montare pentru montarea unității pe un radiator.

Suprafața netedă a substratului asigură un contact fiabil al unității cu radiatorul. Instalarea trebuie făcută cu atenție, pentru a nu deforma sau deteriora carcasa. Pasta conducătoare de căldură trebuie aplicată pe întreaga suprafață a substratului.

Secțiunea transversală a firelor de legătură nu trebuie să fie mai mică de 0,5 milimetri pătrați, iar suprafața radiatorului pe watt ar trebui să fie de aproximativ 20-30 de centimetri pătrați la o temperatură a obiectelor din jur de 25-35 de grade Celsius. Astfel de matrice sunt disponibile la puteri nominale diferite, de până la 300 de wați sau mai mult. Fundamental nu există restricții cu privire la mărimea matricilor.

Valoarea medie a tensiunii de funcționare pentru un cristal este de aproximativ 3,4 volți, iar puterea curentă este de aproximativ 350 de milimetri. Aceste valori pot varia ușor, dar nu trebuie să depășiți tensiunea admisă pentru un anumit ansamblu, deoarece LED-urile au o caracteristică de tensiune de curent în creștere constantă și se vor arde rapid dacă curentul depășește valoarea critică pentru cristal.

Utilizarea unui calorifer cu marjă în zonă este cea mai bună asigurare pentru funcționarea îndelungată, fiabilă și fără probleme a matricei LED. Dacă limitați curentul prin cristal la 320 de milimetri, fluxul luminos va scădea cu 3-5%, dar, în același timp, durata de viață a cristalului LED va crește cu un ordin de mărime, în practică, condițiile pentru alimentarea sa vor fi ideale.

Sursa de alimentare pentru LED-uri poate fi orice sursă cu stabilizarea curentului de sarcină, iar dacă nu există stabilizare de curent, atunci trebuie să se prevadă o marjă semnificativă pentru depășirea curentului maxim admisibil. Modificarea tensiunii de alimentare cu 1 volt poate duce la creșterea rezistenței curente cu un factor de două până la trei, iar rezultatul va fi degradarea cristalului (cristalul va fi deteriorat - fluxul luminos va scădea) sau întunecarea fosforului.

Când proiectați combinații de grupuri de LED-uri în conexiuni paralele în serie, de preferință, o conexiune în serie pentru a evita curenții de funcționare mari.

Dacă temperatura de funcționare a cristalului pe o perioadă lungă de timp depășește valoarea optimă, fosforul se va întuneca și își va pierde funcția sub influența temperaturii. Întunecarea și distrugerea fosforului pot provoca lumina directă a soarelui, dacă acestea afectează în continuare suprafața LED-ului.

Este de dorit să includeți un releu termic în proiectarea sursei de alimentare, plasând senzorul acestuia pe radiatorul lămpii.

Dacă intenționați să folosiți o matrice LED pe timp de iarnă pe stradă, trebuie să luați în considerare faptul că condensatoarele electrolitice din sursa de alimentare au o restricție de utilizare la temperaturi scăzute, prin urmare, cea mai bună soluție este să plasați sursa de alimentare în cameră.

Când folosiți matricele LED pe stradă la temperaturi scăzute, trebuie reținut că eficiența va crește semnificativ, iar puterea de lumină va crește cu 10-20 la sută din valoarea nominală. Iar după 500-1000 de ore de funcționare, puterea de lumină în orice caz va fi cu 5-10 la sută mai mult, această caracteristică a cristalelor se numește „efect de antrenament”.

Alegerea unui calorifer pentru iluminatul stradal necesită, de asemenea, o atenție deosebită, nu trebuie să conțină proeminențe inutile, adâncituri și îndoituri, astfel încât convecția naturală să fie maximă, iar resturile și murdăria nu se pot acumula pe suprafața sa.

Este de dorit să aranjați unitatea de alimentare a lămpii, astfel încât toată umiditatea acumulată în interiorul lămpii să nu afecteze cel puțin elementele circuitului.

În fiecare an, tehnologia de producție a matrițelor LED de mare putere este îmbunătățită, producătorii caută cele mai bune opțiuni pentru fosfor. În momentul de față, majoritatea producătorilor folosesc fosfori galbeni, sunt versiuni modificate ale granatului de iritru-aluminiu dopat cu ceriu trivalent.

Tehnologiile de iluminare cu LED sunt eficiente, iar design-urile lor sunt destul de simple. Sunt utilizate pe scară largă în faruri, lămpi, benzi LED, iluminare decorativă și în lanterne simple. Puterea lor ușoară atinge 5000 lm.

Astăzi, modulele cu LED-uri sunt folosite pentru iluminarea clădirilor, străzilor, structurilor publicitare, tunelurilor și podurilor, fântânilor, sunt folosite pentru iluminarea spațiilor de birouri și industriale, interioare pentru locuințe și elemente de mobilier, precum și în diferite proiecte moderne de proiectare.

În timpul sărbătorilor, sisteme puternice de iluminare cu LED împodobesc fațadele clădirilor, copacilor și altor obiecte. Fiabilitatea surselor de lumină LED face posibilă utilizarea acestora în locuri dificil de accesat pentru înlocuirea frecventă.

În prezent, în multe țări ale lumii, iluminatul cu LED-uri a înlocuit rapid altele. Multe orașe intenționează să treacă în curând la iluminatul stradal cu LED.