Kraftfulla LED-arrayer i belysning: enhets- och applikationsfunktioner

Sedan utvecklingen av den första praktiskt tillämpliga LED av University of Illinois-professorn Nick Holonyak 1962 har mer än ett halvt sekel gått, men den revolutionära uppfinningen till dess idag genomgår gradvisa förändringar och blir mer och mer perfekt och mer och mer teknisk och användbar.

Elektroluminescensen för en halvledarövergång, med rekombinationen av elektroner och hål, är nu basen för superekonomiska ljuskällor. LED-lampor, ofta kallade lysdioder (kort för engelska lysdioder), lampor får gradvis en stabil position på marknaden för modern energisparande belysningsteknologi, både för inhemska behov, och för företag och även för gatubelysningssystem.

LED-glödlampor överträffar säkerheten kompakta lysrör, som innehåller kvicksilver, och glödlampor och nu blir helt en relik för det avlägsna förflutna.

Den främsta orsaken till att glödlampor ersätts av LED-ljuskällor är att glödlampan avger i ett mycket brett spektrum, en betydande del av vilken helt enkelt inte fungerar för belysning. Endast 5 procent av den totala ström som förbrukas av en glödlampa går till belysning, och resten går till uppvärmning.

Därför har nyligen mycket kraftfulla lysdioder och LED-arrayer (monolitiska enheter) varit så allmänt representerade på marknaden nyligen att ersätta industriella fixturer. En LED avger i ett ganska smalt spektrumområde, till exempel har en orange LED en våglängd i området från 590 nm till 610 nm.

Fördelarna med LED-ljuskällor inkluderar:

• hög ljuseffekt jämförbar med natriumlampor (ett värde på 160 lumen per watt uppnås),

• styrka och vibrationsmotstånd, lång livslängd (upp till 100000 timmar),

• brett sortiment för att välja lätt temperatur (från varma 2700 K till kallt 6500 K),

• spektral renhet som tillhandahålls av själva enheten.

På grund av den låga trögheten tänds lamporna omedelbart med full ljusstyrka, oavsett omgivningstemperatur, och att på / av påverkar inte lysdiodernas livslängd. Strålningsvinkeln kan vara från 15 till 180 grader.

Användningen av sådana produkter är helt säker för människor på grund av den låga matningsspänningen, låga driftstemperatur och naturligtvis miljövänlighet som tillhandahålls genom frånvaron av kvicksilver och fosfor, såväl som den ultravioletta delen av strålningen i spektrumet. Det bör dock komma ihåg att höga temperaturer är skadliga för alla halvledare, så du bör inte tillåta uppvärmning över 60-70 grader Celsius.

Kraftfulla LED-arrayer är sammansättningar av flera kristaller i ett block. Strålningskristaller belagda med en fosfor ansluts i serie parallellt för att optimera strömförbrukningen.

Den plana ytan på blocket är en transparent plastbeläggning, som gör att du kan installera ytterligare optik för att skapa det nödvändiga mönstret för ljusspridning. Matriserna levereras med ett ganska tjockt koppar- eller aluminiumunderlag med monteringshål för montering av enheten på en kylfläns.

Underlagets släta yta garanterar tillförlitlig kontakt mellan enheten och kylflänsen. Installationen bör göras försiktigt så att huset inte deformeras eller skadas. Värmeledande pasta bör appliceras på hela ytan på underlaget.

Tvärsnittet på anslutningstrådarna bör inte vara mindre än 0,5 kvadratmillimeter, och värmeavlägsningsområdet per watt bör vara cirka 20-30 kvadratcentimeter vid en temperatur på omgivande föremål på 25-35 grader Celsius. Sådana matriser finns med olika nominella krafter, upp till 300 watt eller mer. I grunden finns det inga begränsningar för matrisernas storlek.

Medelvärdet för driftspänningen för en kristall är cirka 3,4 volt, och strömstyrkan är cirka 350 milliamp. Dessa värden kan variera något, men du bör inte överskrida den tillåtna spänningen för en viss enhet, eftersom lysdioderna har en kraftigt ökande strömspänningskaraktäristik och snabbt kommer att brännas ut om strömmen överskrider det kritiska värdet för kristallen.

Användningen av en kylare med en marginal i området är den bästa försäkringen för lång, pålitlig och problemfri drift av LED-matrisen. Om du begränsar strömmen genom kristallen till 320 milliamper kommer ljusflödet att minska med 3-5%, men samtidigt kommer LED-kristallens livstid att öka med en storleksordning och förutsättningarna för dess strömförsörjning är idealiska.

Strömkällan för lysdioder kan vara vilken källa som helst med stabilisering av lastströmmen, och om det inte finns någon strömstabilisering, måste en betydande marginal tillhandahållas för att överskrida den maximalt tillåtna strömmen. Ändring av matningsspänningen med 1 volt kan leda till en ökning av strömstyrkan med en faktor på två till tre och resultatet kommer att bli nedbrytning av kristallen (kristallen kommer att skadas - ljusflödet kommer att minska) eller mörkare fosfor.

När du utformar kombinationer av grupper av lysdioder i serieparallella anslutningar, helst en serieanslutning för att undvika höga driftsströmmar.

Om kristallens driftstemperatur under en lång tid överstiger det optimala värdet, blir fosforen mörkare och förlorar sin funktion under påverkan av temperaturen. Mörker och förstör fosfor kan orsaka direkt solljus om de fortsätter att påverka LED: s yta.

Det är önskvärt att inkludera ett termiskt relä i konstruktionen av kraftkällan och placera dess sensor på lampans radiator.

Om du planerar att använda en LED-matris på vintern på gatan, måste du tänka på att elektrolytiska kondensatorer i strömförsörjningen har en begränsning för användning vid låga temperaturer, därför är den bästa lösningen att placera strömförsörjningen i rummet.

När man använder LED-matriser på gatan vid låga temperaturer, bör man komma ihåg att effektiviteten kommer att öka avsevärt, och ljuseffekten kommer att öka med 10-20 procent av det nominella. Och efter 500-1000 timmars drift kommer ljuseffekten i alla fall att vara 5-10 procent mer. Denna funktion hos kristallerna kallas "träningseffekten".

Valet av en kylare för gatubelysning kräver också särskild uppmärksamhet, den får inte innehålla onödiga utsprång, urtag och böjningar, så att naturlig konvektion är maximal, och skräp och smuts inte kunde samlas på ytan.

Det är önskvärt att anordna lampans strömförsörjningsenhet så att all fukt som samlas in i lampan inte påverkar kretselementen i det minsta.

Varje år förbättras tekniken för produktion av LED-matriser med hög effekt, tillverkarna letar efter de bästa alternativen för fosfor. För närvarande använder de flesta tillverkare gula fosforer, de är modifierade versioner av yttrium-aluminium granat dopat med trivalent cerium.

LED-belysningsteknologier är effektiva och deras design är ganska enkla. De används ofta i strålkastare, lampor, LED-remsor, dekorativ belysning och i enkla ficklampor. Deras ljuskraft når 5000 lm.

Idag används LED-moduler för att belysa byggnader, gator, reklamstrukturer, tunnlar och broar, fontäner, de används för att belysa kontors- och industrilokaler, hemmiljöer och möbler, samt i olika moderna designprojekt.

Under semestern pryder kraftfulla LED-belysning fasader på byggnader, träd och andra föremål. Tillförlitligheten hos LED-ljuskällor gör det möjligt att använda dem på platser som är svåra att komma åt för ofta byte.

För närvarande, i många länder i världen, har LED-belysning snabbt ersatt andra. Många städer planerar att snart byta till LED-gatubelysning.