Erőteljes LED-elrendezések világításban: eszköz- és alkalmazásfunkciók

Mióta Nick Holonyak, az Illinoisi Egyetem professzora 1962-ben kifejlesztette az első gyakorlatilag alkalmazható LED-et, több mint fél évszázad telt el, azonban a mai napig zajló forradalmi találmány fokozatos változásokon megy keresztül, egyre tökéletesebbé és egyre inkább technológiai és hasznossá vált.

A félvezető átmenet elektrolumineszcenciája, elektronok és lyukak rekombinációjával, most alapja a szupergazdaságos fényforrásoknak. A LED, amelyet gyakran LED-nek hívnak (rövid angol nyelvű fénykibocsátó dióda), a lámpák fokozatosan stabil helyzetet szereznek a modern energiatakarékos világítási technológiák piacán, mind a háztartási igényekhez, mind a vállalkozásokhoz, sőt az utcai világítási rendszerekhez.

A LED-izzók felülmúlják a biztonságot kompakt fénycsövek, amelyek higanyt és izzólámpákat tartalmaznak, és most már a távoli múlt emléke.

A fő ok, hogy az izzólámpákat LED-es fényforrások váltják fel, az az, hogy az izzólámpa nagyon széles spektrumot bocsát ki, amelynek jelentős része egyszerűen nem működik világításként. Az izzólámpa által fogyasztott teljes energia csupán 5% -a világításra fordul, a fennmaradó rész fűtésre fordul.

Ez az oka annak, hogy a közelmúltban nagyon erős LED-eket és LED-elrendezéseket (monolit szerelvényeket) olyan széles körben képviseltettek a piacon, hogy ipari lámpatestek helyébe lépjenek. Egy LED a spektrum meglehetősen szűk tartományában bocsát ki, például egy narancssárga LED hullámhossza 590 nm és 610 nm között van.

A LED-fényforrások előnyei a következők:

• a nátriumlámpákhoz hasonló nagy fényteljesítmény (160 lumen / watt értéket érnek el),

• szilárdság és rezgésállóság, hosszú élettartam (akár 100000 óra),

• széles választék a könnyű hőmérséklet megválasztásához (a meleg 2700 K-tól a hideg 6500 K-ig),

• spektrális tisztaság, amelyet maga az eszköz biztosít.

Az alacsony tehetetlenség miatt a lámpák teljes fényerővel azonnal bekapcsolnak, függetlenül a környezeti hőmérséklettől, és a be- / kikapcsolás nem befolyásolja jelentősen a LED-ek élettartamát. A sugárzási szög 15 és 180 fok között lehet.

Az ilyen termékek használata teljesen biztonságos az emberek számára az alacsony tápfeszültség, alacsony működési hőmérséklet és természetesen a környezetbarát környezet miatt, amelyet a higany és foszfor hiánya, valamint a sugárzás spektrumának ultraibolya része képezi. Emlékeztetni kell azonban arra, hogy a magas hőmérsékletek károsak minden félvezető számára, ezért nem szabad megengedni, hogy a hőmérséklet 60-70 Celsius fok felett legyen.

Az erőteljes LED-elrendezések több kristály egységekből álló blokkjai. A foszforral bevont sugárzó kristályokat sorban-párhuzamosan kapcsolják össze az áramfogyasztás optimalizálása érdekében.

A blokk sík felülete átlátszó műanyag bevonattal rendelkezik, amely lehetővé teszi további optika telepítését a szükséges fényszórási mintázat létrehozásához. A mátrixok meglehetősen vastag réz vagy alumínium hordozóval vannak ellátva, rögzítő lyukakkal, hogy az egységet hűtőbordára szereljék.

A hordozó sima felülete biztosítja az egység megbízható érintkezését a hűtőbordával. A telepítést óvatosan kell elvégezni, hogy ne deformálódjon vagy megsérüljön a ház. Hővezető pasztát kell felvinni a hordozó teljes felületére.

Az összekötő vezetékek keresztmetszete nem lehet kevesebb, mint 0,5 négyzetmilliméter, és a hűtőborda területe wattonként körülbelül 20-30 négyzetcentiméter lehet, ha a környező tárgyak hőmérséklete 25-35 Celsius fok van. Az ilyen mátrixok különböző névleges teljesítményű, akár 300 watt vagy annál nagyobb teljesítményre is elérhetők. Alapvetően nincs korlátozás a mátrixok méretére.

Egy kristály üzemi feszültségének átlagos értéke körülbelül 3,4 volt, az áramerősség kb. 350 milliamper. Ezek az értékek kissé eltérhetnek, de nem szabad túllépni az adott szereléshez megengedett feszültséget, mivel a LED-eknek hirtelen növekvő áram-feszültség karakterisztikája van, és gyorsan kiégnek, ha az áram meghaladja a kristály kritikus értékét.

A LED-mátrix hosszú, megbízható és problémamentes működéséhez a legmegfelelőbb hőmérsékletű radiátor használata a legjobb biztosítás. Ha a kristályon áthaladó áramot 320 milliméterre korlátozza, akkor a fényáram 3-5% -kal csökken, ugyanakkor a LED-kristály élettartama nagyságrenddel növekszik, a gyakorlatban az áramellátás feltételei ideálisak lesznek.

A LED-ek energiaforrása bármilyen forrás lehet, a terhelési áram stabilizálódásával, és ha nincs stabilizálás, akkor jelentős különbséget kell biztosítani a maximális megengedett áram túllépéséhez. A tápfeszültség 1 V-os megváltoztatása az áramszilárdság 2–3-szorosára növekedhet, és ennek eredményeként a kristály romlik (a kristály megsérül - a fényáram csökkenni fog) vagy a foszfor elsötétüléséhez vezet.

A LED-ek csoportjainak kombinációjának tervezésekor soros párhuzamos csatlakozásoknál, lehetőleg soros csatlakozással, hogy elkerülhető legyen a magas működési áram.

Ha a kristály üzemi hőmérséklete hosszú ideig meghaladja az optimális értéket, akkor a foszfor elsötétül és hőmérséklete hatására elveszíti funkcióját. A foszfor elsötétülése és pusztulása közvetlen napfényt okozhat, ha ezek továbbra is érintik a LED felületét.

Kívánatos egy hőrelét beépíteni az energiaforrás tervezésébe, az érzékelőt a lámpa radiátorára helyezve.

Ha télen egy LED-mátrixot kíván használni utcán, akkor figyelembe kell vennie, hogy a tápegység elektrolitkondenzátorainak korlátozása van az alacsony hőmérsékleten történő felhasználásra, ezért a legjobb megoldás az, ha a tápegységet a helyiségbe helyezi.

Ha alacsony hőmérsékleten használnak utcai LED-mátrixokat, ne feledje, hogy a hatékonyság jelentősen növekszik, és a fényteljesítmény a névleges 10-20% -ával növekszik. És 500-1000 óra működés után a fényteljesítmény mindenesetre 5-10 százalékkal növekszik, a kristályok ezt a tulajdonságát "edzési effektusnak" nevezzük.

Az utcai világításhoz használt hűtő választása szintén külön figyelmet igényel, nem tartalmazhat felesleges kiemelkedéseket, mélyedéseket és kanyarokat, hogy a természetes konvekció maximális legyen, és törmelék és szennyeződés nem halmozódhat fel a felületén.

Kívánatos a lámpák tápegységét úgy elrendezni, hogy a lámpa belsejében felhalmozódó összes nedvesség ne befolyásolja a legkevesebb az áramköri elemeket.

Minden évben továbbfejlesztik a nagy teljesítményű LED-elrendezések gyártásának technológiáját, a gyártók a foszfor kiválasztására keresik a legjobb lehetőségeket. Jelenleg a legtöbb gyártó sárga foszforokat használ, az ittrium-alumínium gránát módosított változatai, háromértékű cériummal adalékolva.

A LED-es világítási technológiák hatékonyak, és ezek megtervezése meglehetősen egyszerű. Széles körben használják fényszórókban, lámpákban, LED-csíkokban, dekoratív világításban és egyszerű zseblámpákban. Fényteljesítményük eléri az 5000 lm-t.

Manapság a LED-modulokat épületek, utcák, reklámszerkezetek, alagutak és hidak, szökőkutak megvilágítására használják, irodai és ipari helyiségek, otthoni belső terek és bútorok megvilágítására használják, valamint különféle modern tervezési projektekben.

Az ünnepek alatt az erős LED-es világítási rendszerek díszítik az épületek, fák és egyéb tárgyak homlokzatait. A LED-fényforrások megbízhatósága lehetővé teszi, hogy nehezen hozzáférhető helyeken használják őket a gyakori cseréhez.

Jelenleg a világ sok országában a LED-es világítás gyorsan helyettesíti másokat. Sok város azt tervezi, hogy hamarosan átvált a LED utcai világításra.