Iluminarea centralelor cu LED-uri albe este despre eficienta si eficienta economica. LED - o sursă de lumină de nouă generație

Cât de eficiente sunt cu adevărat LED-urile și cum le puteți prelungi durata de viață?

Cum să le măsurați eficiența acasă și să creșteți eficiența, precum și să creșteți durabilitatea Lămpi cu LED-uri?

Pentru a răspunde la toate aceste întrebări, este suficient să efectuați mai multe experimente vizuale, fără a utiliza instrumente complexe de laborator.
LED-ul este una dintre cele mai eficiente și mai ușor de utilizat surse de lumină. Totuși, în același timp, irosește în continuare cea mai mare parte a energiei consumate, transformând-o nu în lumină, ci în căldură.

Desigur, nu este nevoie să compari LED-urile cu un bec obișnuit; aici au mers cu mult înainte. Dar cât de mare credeți că este eficiența lor reală?

Cum se măsoară eficiența LED-urilor

Să verificăm acest lucru în direct, nu după etichetele de pe pachete și datele din tabele de pe Internet, ci prin metoda colorimetrică de acasă.

Dacă coborâți un LED în apă și măsurați diferența de temperatură înainte de a se aprinde și ceva timp după aceea, puteți afla câtă energie din el se va transforma în căldură.

Cunoscând cantitatea totală de energie cheltuită și energia pierdută în căldură, puteți afla cu adevărat cât de mult beneficii există de la această sursă lumina transformată în lumină.

Recipientul în care se vor face măsurători trebuie izolat de fluctuațiile de temperatură din exterior și din interior. Pentru aceasta unul obișnuit va face balon dintr-un termos.

Cu unele modificări, veți avea un colorimetru de casă complet utilizabil.

Pentru a izola și a preveni scurgerea curentului, toate firele și bornele LED-ului trebuie acoperite cu un strat gros de lac izolant electric.

Înainte de experiment, turnați 250 ml de apă distilată în balon.

Pune LED-ul în apă până când îl acoperă complet. În acest caz, lumina ar trebui să iasă liber.

Porniți alimentarea și începeți să numărați timpul.

După 10 minute, opriți tensiunea și măsurați din nou temperatura apei.

În același timp, nu uitați să o amestecați bine.

Acum trebuie să repetați experimentul, dar de data aceasta, sigilați bine matricea cu ceva material opac. Acest lucru este necesar pentru ca energia să nu poată părăsi sistemul sub formă de lumină.

Experimentul cu specimenul sigilat se repetă din nou în aceeași secvență:

250 ml apă distilată

măsurarea inițială a temperaturii

10 minute de „strălucire”

măsurarea temperaturii finale

1 din 4

După toate măsurătorile și experimentele, puteți trece la calcule.

Calculul randamentului

Să presupunem că pentru acest model consumul mediu al sursei de lumină este de 47,8 W. Timp de funcționare – 10 minute.

Dacă înlocuim aceste date în formulă, aflăm că, pe o perioadă de 600 de secunde, s-au cheltuit 28.320 J pentru aprinderea LED-ului.

În cazul modelului etanș, apa s-a încălzit de la 27 la 50 de grade. Capacitatea termică a apei este de 4200 J, iar masa acesteia este de 0,25 kg.

Alți 130 J pe grad au fost cheltuiți pentru încălzirea becului, plus trebuie să adăugați energie pentru a încălzi LED-ul în sine. Cântărește 27 de grame și este compus în principal din cupru. Rezultatul este o cifră de 27377 J.

Raportul dintre energia eliberată și energia cheltuită va fi de 96,7%. Adică lipsesc mai mult de 3%. Aceasta este tocmai pierderea de căldură.

În cazul unui LED deschis, apa s-a încălzit de la 28 la 45 de grade. Toate celelalte variabile au rămas aceleași. Calculul de aici ar arăta astfel:

Ce concluzie se poate trage din toate aceste experimente și calcule?

După cum se poate observa din acest mic experiment, aproximativ 28% din energie a părăsit sistemul direct sub formă de lumină. Și dacă luăm în calcul 3% din pierderile de căldură, atunci rămân doar 25%.

După cum puteți vedea, LED-urile sunt încă foarte departe de a fi surse de lumină ideale, deoarece mulți vânzători le prezintă.

Și mai rău, există adesea modele pe piață care sunt extrem de De calitate inferioară cu eficiență și mai mică.

Luminozitate și putere

Să comparăm acum luminozitatea diferite modeleși să vedem de ce depinde și dacă îl putem influența cumva. Pentru a face o comparație fiabilă, utilizați o bucată obișnuită de țeavă și un luxmetru.

Să presupunem că un eșantion de înaltă calitate testat anterior oferă o iluminare de 1100 de lux. Și asta cu un consum de energie de 50 W.

Dacă iei un model mai ieftin? Datele se pot dovedi a fi de două ori mai mici - mai puțin de 5500 Lux.

Și asta cu aceeași putere! Rezultă că vei plăti aceeași sumă pentru lumină ca în primul caz, dar o vei primi cu 50% mai puțin.

Este posibil să obțineți de 3 ori mai multa lumina, folosind cât mai puțină energie?

Este posibil, dar pentru aceasta veți avea nevoie de un LED care funcționează într-un mod ușor diferit. Pentru a înțelege cum să faceți acest lucru, trebuie să faceți mai multe măsurători.

În primul rând, ar trebui să fiți interesat de dependența luminozității de consumul de energie. Creșteți treptat puterea și monitorizați citirile luxmetrului.

Ca rezultat, veți ajunge la o astfel de relație neliniară.

Dacă ar fi liniar, ai obține așa ceva.

Se va dovedi și mai interesant dacă calculați eficiența relativă a LED-ului, luând valoarea puterii de 50W ca 100%.

Puteți vedea cum eficiența sa se deteriorează. Această deteriorare odată cu creșterea puterii este inerentă tuturor LED-urilor. Și există mai multe motive pentru aceasta.

De ce se deteriorează eficiența LED-urilor

Una dintre ele este, desigur, încălzirea. Odată cu creșterea temperaturii, probabilitatea formării fotonilor în joncțiunea p-n scade.

În plus, energia acestor fotoni scade. Chiar si cu răcire bună carcasă, temperatură joncțiune p-n poate fi cu zeci de grade mai mare, deoarece este separat de metal printr-un substrat de safir.

Și nu conduce foarte bine căldura. Diferența de temperatură poate fi calculată cunoscând dimensiunile cristalului și căldura generată pe acesta.

Cu o eliberare de căldură de 1 W, ținând cont de grosimea și suprafața substratului, temperatura de joncțiune va fi cu 11,5 grade mai mare.

În cazul unui LED ieftin totul este mult mai rău. Aici rezultatul este mai mult de 25 de grade.

Temperaturile ridicate ale joncțiunii conduc la degradarea rapidă a cristalului, scurtând durata de viață a acestuia. Aici apare clipirea, clipirea, etc.

Mă întreb dacă producătorii nu sunt conștienți de această diferență de temperatură sau creează în mod deliberat dispozitive condamnate?

Adesea componentele care par a fi în lămpi normale, scumpe funcționează în condiții extreme, la temperaturile maxime fără nicio marjă de siguranță.

Atâta timp cât curentul este mic, nu se observă. Dar datorită relației pătratice, pe măsură ce curentul crește, din ce în ce mai multă energie se transformă în căldură inutilă.

Cum să creșteți eficiența

Adică, conectați un alt LED în paralel, reducând astfel la jumătate pierderile de rezistență. Și această metodă cu siguranță funcționează.

Prin conectarea a două LED-uri în paralel la lampă în loc de unul, veți obține mai multă lumină cu mai puțină energie și, în consecință, mai puțină căldură.

Desigur, acest lucru prelungește și durata de viață a LED-ului.

Nu trebuie să vă opriți și să conectați 3,4 diode în loc de una, nu va fi mai rău.

Și dacă nu există spațiu suficient pentru mai multe LED-uri, atunci puteți instala un LED proiectat inițial pentru putere mare. De exemplu, o lampă de 100 de wați și 50 de wați.

În acest fel, eficiența lămpii poate fi mărită de mai multe ori, cu același consum de energie ca și sursa originală, dar cu o putere mai mică, și funcționând la limita capacităților acesteia.

În plus, folosind nu mai mult de o treime din puterea maximă, veți uita pentru totdeauna cum este să înlocuiți LED-urile arse.

În același timp, eficiența și eficiența lor de funcționare vor crește considerabil.

Prin urmare, atunci când cumpărați LED-uri, fiți întotdeauna interesați de dimensiunea cristalului. La urma urmei, răcirea și rezistența lor internă depind de asta.

Regula aici este că cu cât mai mult, cu atât mai bine.

De la inventie iluminat electric Oamenii de știință au creat tot mai multe surse economice. Dar adevărata descoperire în acest domeniu a fost inventarea LED-urilor, care nu sunt mai mici ca putere flux luminos predecesorii, însă, consumă de multe ori mai puțină energie electrică. Crearea lor, pornind de la primul element indicator și terminând cu cea mai strălucitoare diodă Cree de astăzi, a fost precedată de o cantitate mare muncă. Astăzi vom încerca să analizăm diferitele caracteristici ale LED-urilor, să aflăm cum au evoluat aceste elemente și cum sunt clasificate.

Citește în articol:

Principiul de funcționare și proiectarea diodelor luminoase

LED-urile se disting de dispozitivele convenționale de iluminat prin absența unui filament, a unui bec fragil și a gazului în el. Acesta este un element fundamental diferit de ele. Din punct de vedere științific, strălucirea este creată datorită prezenței materialelor de tip p și n în ea. Primii acumulează o sarcină pozitivă, iar cei din urmă acumulează o sarcină negativă. Materialele de tip P acumulează electroni, în timp ce materialele de tip n formează găuri (locuri în care electronii lipsesc). În momentul apariției pe contacte incarcare electrica se grăbesc spre joncțiunea p-n, unde fiecare electron este injectat în tipul p. Din partea inversă, contact negativ de tip n, ca urmare a unei astfel de mișcări, apare o strălucire. Este cauzată de eliberarea de fotoni. Cu toate acestea, nu toți fotonii emit lumină vizibilă pentru ochiul uman. Forța care face mișcarea electronilor se numește curent LED.

Aceste informații nu sunt de nici un folos omului obișnuit. Este suficient să știți că LED-ul are un corp și contacte durabile, dintre care pot fi de la 2 la 4 și, de asemenea, că fiecare LED are propria sa tensiune nominală necesară pentru iluminare.

Bine de stiut! Conexiunea se face întotdeauna în aceeași ordine. Aceasta înseamnă că dacă conectați „+” la contactul „-” de pe element, atunci nu va exista nicio strălucire - materialele de tip p pur și simplu nu se vor putea încărca, ceea ce înseamnă că nu va exista nicio mișcare către tranziție.

Clasificarea LED-urilor după domeniul lor de aplicare

Astfel de elemente pot fi indicatoare și iluminare. Primele au fost inventate înaintea celor din urmă și au fost folosite de multă vreme în electronica radio. Dar odată cu apariția primului LED de iluminat, a început o adevărată descoperire în inginerie electrică. Cererea pentru dispozitive de iluminat de acest tip este în continuă creștere. Dar progresul nu stă pe loc - se inventează și se pun în producție noi tipuri, care devin mai strălucitoare fără a consuma mai multă energie. Să ne uităm mai detaliat la ce sunt LED-urile.

LED-uri indicatoare: puțină istorie

Primul astfel de LED roșu a fost creat la mijlocul secolului XX. Deși a avut o eficiență energetică scăzută și a emis o strălucire slabă, direcția s-a dovedit a fi promițătoare, iar evoluțiile în acest domeniu au continuat. În anii 70 au apărut elementele verzi și galbene, iar lucrările de îmbunătățire a acestora nu s-au oprit. Până în anul 90, puterea fluxului lor luminos ajunge la 1 lumen.

Anul 1993 a fost marcat de apariția în Japonia a primului LED albastru, care era mult mai strălucitor decât predecesorii săi. Asta a însemnat că acum, combinând trei culori (care alcătuiesc toate nuanțele curcubeului), poți obține orice culoare. La începutul anilor 2000, fluxul luminos a ajuns deja la 100 de lumeni. În zilele noastre, LED-urile continuă să se îmbunătățească, crescând luminozitatea fără a crește consumul de energie.

Utilizarea LED-urilor în iluminatul casnic și industrial

Acum astfel de elemente sunt folosite în toate industriile, fie că este vorba de fabricarea de mașini sau auto, iluminatul atelierelor de producție, străzi sau apartamente. Dacă luăm cele mai recente evoluții, putem spune că chiar și caracteristicile LED-urilor pentru lanterne nu sunt uneori inferioare lămpilor vechi cu halogen de 220 V. Să încercăm să dăm un exemplu. Dacă luăm caracteristicile unui LED de 3 W, acestea vor fi comparabile cu datele unei lămpi incandescente cu un consum de 20-25 W. Rezultatul este economii de energie de aproape 10 ori, care, cu utilizarea zilnică constantă într-un apartament, oferă un beneficiu foarte semnificativ.

Care sunt beneficiile LED-urilor și există dezavantaje ale acestora?

DESPRE calități pozitive Sunt multe de spus despre diodele luminoase. Cele principale includ:

Cât despre aspecte negative, atunci sunt doar două dintre ele:

Lucrați numai cu tensiune constantă;
Rezultă din prima - costul ridicat al lămpilor bazate pe acestea din cauza necesității de a utiliza (o unitate electronică de stabilizare).

Care sunt principalele caracteristici ale LED-urilor?

Atunci când alegeți astfel de elemente pentru un anumit scop, toată lumea acordă atenție datelor tehnice. Principalele lucruri la care ar trebui să acordați atenție atunci când cumpărați dispozitive pe baza acestora:

curent de consum;
Tensiune nominală;
consumul de energie;
temperatura de culoare;
puterea fluxului luminos.

Aceasta este ceea ce putem vedea pe marcaj. De fapt, există mult mai multe caracteristici. Să vorbim despre ele acum.

Consumul de curent LED - ce este?

Curentul de consum al LED-ului este de 0,02 A. Dar acest lucru se aplică doar elementelor cu un singur cristal. Există și diode de lumină mai puternice, care pot conține 2, 3 sau chiar 4 cristale. În acest caz, consumul curent va crește, un multiplu al numărului de cipuri. Acest parametru dictează necesitatea de a selecta un rezistor care este lipit la intrare. În acest caz, rezistența LED-ului împiedică curentul ridicat să ardă instantaneu elementul LED. Acest lucru se poate întâmpla din cauza curent mare retelelor.

Tensiune nominală

Tensiunea unui LED depinde direct de culoarea acestuia. Acest lucru se întâmplă din cauza diferenței dintre materialele folosite pentru a le face. Să luăm în considerare această dependență.

Culoare LED	Material	Tensiune directă la 20 mA
		Valoare tipică (V)	Interval (V)
IR	GaAs, GaAlAs	1,2	1,1-1,6
roșu	GaAsP, GaP, AlInGaP	2,0	1,5-2,6
Portocale	GaAsP, GaP, AlGaInP	2,0	1,7-2,8
Galben	GaAsP, AlInGaP, GaP	2,0	1,7-2,5
Verde	GaP, InGaN	2,2	1,7-4,0
Albastru	ZnSe, InGaN	3,6	3,2-4,5
alb	Dioda albastra/UV cu fosfor	3,6	2,7-4,3

Rezistența diodelor ușoare

Același LED în sine poate avea rezistență diferită. Se modifică în funcție de includerea sa în circuit. Într-o direcție - aproximativ 1 kOhm, în cealaltă - câțiva MOhmi. Dar există o nuanță aici. Rezistența LED-urilor este neliniară. Aceasta înseamnă că se poate modifica în funcție de tensiunea aplicată acestuia. Cu cât tensiunea este mai mare, cu atât rezistența va fi mai mică.

Ieșirea luminii și unghiul fasciculului

Unghiul fluxului luminos al LED-urilor poate varia, în funcție de forma și materialul lor de fabricație. Nu poate depăși 120 0. Din acest motiv, dacă este necesară o dispersie mai mare, se folosesc reflectoare și lentile speciale. Această calitate a „luminii direcționale” contribuie la cea mai mare putere flux luminos, care poate ajunge la 300-350 lm pentru un LED de 3 W.

Putere lămpii LED

Puterea LED-urilor este o valoare pur individuală. Poate varia în intervalul de la 0,5 la 3 W. Poate fi determinat folosind legea lui Ohm P = I × U , Unde eu – puterea curentă și U - tensiune LED.

Puterea – destul indicator important. Mai ales atunci când este necesar să se calculeze ceea ce este necesar pentru un anumit număr de elemente.

Temperatura colorată

Acest parametru este similar cu alte lămpi. Cel mai apropiat spectru de temperatură al lămpilor fluorescente LED este. Temperatura de culoare este măsurată în K (Kelvin). Strălucirea poate fi caldă (2700-3000K), neutră (3500-4000K) sau rece (5700-7000K). De fapt, există mult mai multe nuanțe; cele principale sunt enumerate aici.

Dimensiunea chipului elementului LED

Nu veți putea măsura singur acest parametru la cumpărare, iar acum dragul cititor va înțelege de ce. Cele mai comune dimensiuni sunt 45x45 mil și 30x30 mil (corespunzător la 1 W), 24x40 mil (0,75 W) și 24x24 mil (0,5 W). Dacă traducem într-un sistem de măsurare mai familiar, atunci 30x30 mil va fi egal cu 0,762x0,762mm.

Pot exista multe cipuri (cristale) într-un singur LED. Dacă elementul nu are un strat de fosfor (RGB - culoare), atunci numărul de cristale poate fi numărat.

Important! Nu ar trebui să cumpărați LED-uri foarte ieftine fabricate în China. Ele pot fi nu numai de calitate scăzută, dar caracteristicile lor sunt cel mai adesea exagerate.

Ce sunt LED-urile SMD: caracteristicile și diferențele lor față de cele convenționale

O decodare clară a acestei abrevieri arată ca Surface Mount Devices, care înseamnă literal „montat la suprafață”. Pentru a fi mai clar, ne putem aminti că diode de lumină cilindrice obișnuite pe picioare sunt încastrate în placă și lipite pe cealaltă parte. În schimb, componentele SMD sunt fixate cu gheare pe aceeași parte în care sunt amplasate. Această instalare face posibilă crearea de plăci de circuite imprimate pe două fețe.

Astfel de LED-uri sunt mult mai luminoase și mai compacte decât cele convenționale și sunt elemente ale unei noi generații. Dimensiunile lor sunt indicate în marcaj. Dar nu confundați dimensiunea LED SMDși un cristal (cip) din care pot fi multe în componentă. Să ne uităm la câteva dintre aceste diode luminoase.

Parametri LED SMD2835: dimensiuni și caracteristici

Mulți meșteri începători confundă marcajele SMD2835 cu SMD3528. Pe de o parte, ar trebui să fie aceleași, deoarece marcajul indică faptul că aceste LED-uri au dimensiuni de 2,8x3,5 mm și 3,5 pe 2,8 mm, care sunt aceleași. Cu toate acestea, aceasta este o concepție greșită. Caracteristicile tehnice ale LED-ului SMD2835 sunt mult mai mari, în timp ce acesta are o grosime de doar 0,7 mm față de 2 mm pentru SMD3528. Să ne uităm la datele SMD2835 cu puteri diferite:

Parametru	Chineză 2835	2835 0,2W	2835 0,5W	2835 1W
Intensitatea fluxului luminos, Lm	8	20	50	100
Consumul de energie, W	0,09	0,2	0,5	1
Temperatura, în grade C	+60	+80	+80	+110
Consum de curent, mA	25	60	150	300
Tensiune, V	3,2

După cum puteți înțelege, caracteristicile tehnice ale SMD2835 pot fi destul de variate. Totul depinde de cantitatea și calitatea cristalelor.

Specificații LED 5050: Componentă SMD mai mare

Este destul de surprinzător că, în ciuda dimensiunilor sale mari, acest LED are un flux luminos mai mic decât versiunea anterioară - doar 18-20 Lm. Motivul pentru aceasta este numărul mic de cristale - de obicei sunt doar două. Cea mai comună aplicare a unor astfel de elemente este în benzile LED. Densitatea benzilor este de obicei de 60 buc/m, adică total dă aproximativ 900 Lm/m. Avantajul lor în acest caz este că banda oferă o lumină uniformă, calmă. În acest caz, unghiul de iluminare este maxim și egal cu 120 0.

Astfel de elemente sunt produse cu o strălucire albă (nuanță rece sau caldă), cu o singură culoare (roșu, albastru sau verde), cu trei culori (RGB), precum și cu patru culori (RGBW).

Caracteristicile LED-urilor SMD5730

Față de această componentă, cele anterioare sunt deja considerate învechite. Ele pot fi deja numite LED-uri super luminoase. 3 volți, care alimentează atât 5050 cât și 2835, produc aici până la 50 lm la 0,5 wați. Caracteristicile tehnice ale SMD5730 sunt cu un ordin de mărime mai mari, ceea ce înseamnă că trebuie luate în considerare.

Totuși, acesta nu este cel mai strălucitor LED dintre componentele SMD. Relativ recent pe piata ruseasca au apărut elemente care le-au eclipsat literalmente pe toate celelalte. Despre ele vom vorbi acum.

LED-uri Cree: caracteristici și date tehnice

Până în prezent, nu există analogi cu produsele Cree. Caracteristici dincolo LED-uri strălucitoare producțiile lor sunt cu adevărat uimitoare. Dacă elementele anterioare s-ar putea lăuda cu un flux luminos de doar 50 Lm de la un cip, atunci, de exemplu, caracteristicile LED-ului XHP35 de la Cree vorbesc de 1300-1500 Lm de la un cip. Dar puterea lor este și mai mare - este de 13 W.

Dacă rezumăm caracteristicile diferitelor modificări și modele de LED-uri ale acestui brand, putem vedea următoarele:

Puterea fluxului luminos al LED-ului SMD „Cree” se numește coș, care este obligatoriu să fie marcat pe ambalaj. ÎN În ultima vreme Există o mulțime de contrafăcute ale acestui brand, majoritatea fabricate în China. La cumpărare, este dificil să le distingem, dar după o lună de utilizare, lumina lor se estompează și nu mai diferă de altele. La un cost destul de mare, o astfel de achiziție va fi destul de bună o surpriză neplăcută.

Vă oferim scurt video despre aceasta tema:

Verificarea unui LED cu un multimetru - cum se face

Cel mai simplu și într-un mod accesibil este o „continuitate”. Multimetrele au o poziție separată a comutatorului special pentru diode. După ce am schimbat dispozitivul în poziția dorită, atingem picioarele LED-urilor cu sondele. Dacă numărul „1” apare pe afișaj, ar trebui să schimbați polaritatea. În această poziție, soneria multimetrului ar trebui să sune semnal sonor, iar LED-ul se aprinde. Dacă acest lucru nu se întâmplă, înseamnă că a eșuat. Dacă dioda de lumină funcționează corect, dar atunci când este lipită în circuit, nu funcționează, pot exista două motive pentru aceasta - locația sa incorectă sau defecțiunea rezistorului (în componentele SMD moderne este deja încorporat, ceea ce va devin clare în timpul procesului de „apelare”).

Codificarea culorilor diodelor de lumină

Nu există un marcaj general acceptat la nivel mondial pentru astfel de produse; fiecare producător desemnează culoarea așa cum îi convine. În Rusia, se utilizează codificarea culorilor LED-urilor, dar puțini oameni îl folosesc, deoarece lista de elemente cu denumiri de litere este destul de impresionantă și aproape nimeni nu și-ar dori să-l amintească. Cea mai comună desemnare a literei, pe care mulți o consideră general acceptată. Dar astfel de marcaje se găsesc mai des nu pe elemente puternice, ci pe benzi LED.

Decodificarea codului de marcare a benzii LED

Pentru a înțelege cum este marcată banda, trebuie să acordați atenție tabelului:

Poziția în cod	Scop	Denumiri	Explicația desemnării
1	Sursă de lumină	LED	Dioda electro luminiscenta
2	Culoare strălucitoare	R	roșu
		G	Verde
		B	Albastru
		RGB	Orice
		CW	alb
3	Metoda de instalare	SMD	Dispozitiv montat la suprafață
4	Dimensiunea cipului	3028	3,0 x 2,8 mm
		3528	3,5 x 2,8 mm
		2835	2,8 x 3,5 mm
		5050	5,0 x 5,0 mm
5	Număr de LED-uri pe metru lungime	30
		60
		120
6	Grad de protecție:	IP	Protecție internațională
7	De la pătrunderea obiectelor solide	0-6	Conform GOST 14254-96 (standardul IEC 529-89) „Grade de protecție oferite de carcase (cod IP)”
8	De la pătrunderea lichidului	0-6

De exemplu, să luăm marcajul specific LED CW SMD5050/60 IP68. Din ea putem înțelege ce este în fața noastră Bandă de lumină LED alb pentru montaj la suprafață. Elementele montate pe el au dimensiunea de 5x5mm, in cantitate de 60 buc/m. Gradul de protecție îi permite să lucreze sub apă pentru o perioadă lungă de timp.

Ce poți face din LED-uri cu propriile mâini?

Aceasta este o întrebare foarte interesantă. Și dacă îi răspundeți în detaliu, va dura mult timp. Cea mai obișnuită utilizare a diodelor de lumină este iluminarea tavanelor suspendate și suspendate, a unei zone de lucru din bucătărie sau chiar a unei tastaturi de computer.

Opinia expertului

ES, EM, EO inginer proiectant (alimentare, echipamente electrice, iluminat interior) ASP North-West LLC

Întrebați un specialist

„Pentru funcționarea unor astfel de elemente, este necesar un stabilizator de putere sau un controler. Îl poți lua chiar și de pe cel vechi Ghirlandă chinezească. Mulți „meșteri” scriu că un transformator coborâtor obișnuit este suficient, dar nu este așa. În acest caz, diodele vor clipi.”

Stabilizator de curent - ce funcție îndeplinește?

Un stabilizator pentru LED-uri este o sursă de alimentare care scade tensiunea și egalizează curentul. Cu alte cuvinte, creează condiții pentru funcționarea normală a elementelor. În același timp, protejează împotriva creșterilor sau scăderilor de tensiune pe LED-uri. Există stabilizatori care nu pot doar regla tensiunea, furnizând se estompează elemente luminoase, dar și controlează modurile de culoare sau de pâlpâire. Se numesc controlori. Dispozitive similare pot fi văzute pe ghirlande. De asemenea, sunt vândute în magazinele de electricitate pentru comutare cu benzi RGB. Astfel de controlere sunt echipate cu telecomenzi.

Circuitul unui astfel de dispozitiv nu este complicat și, dacă se dorește cel mai simplu stabilizator O poți face și tu. Pentru a face acest lucru, aveți nevoie doar de puține cunoștințe în electronica radio și de capacitatea de a ține un fier de lipit.

Lumini de zi pentru o mașină

Utilizarea diodelor ușoare în industria auto este destul de comună. De exemplu, DRL-urile sunt fabricate exclusiv cu ajutorul lor. Dar dacă mașina nu este echipată cu lumini de mers, atunci achiziționarea acestora vă poate atinge buzunarul. Mulți pasionați de mașini se descurcă cu o bandă LED ieftină, dar aceasta nu este o idee foarte bună. Mai ales dacă puterea fluxului său luminos este scăzută. O soluție bună ar putea fi achiziționarea unei benzi autoadezive cu diode Cree.

Este destul de posibil să faci DRL-uri folosind cele deja stricate prin plasarea de noi diode puternice în carcasele vechi.

Important! Luminile de zi sunt concepute special pentru a face mașina vizibilă ziua și nu noaptea. Nu are rost să verifici cum vor străluci în întuneric. DRL-urile ar trebui să fie vizibile la soare.

LED-uri intermitente - pentru ce este acesta?

O opțiune bună pentru utilizarea unor astfel de elemente ar fi un panou publicitar. Dar dacă strălucește static, nu va atrage atenția pe care o merită. Sarcina principală este asamblarea și lipirea scutului - acest lucru necesită unele abilități, care nu sunt dificil de dobândit. După asamblare, puteți monta un controler din aceeași ghirlandă. Rezultatul este o reclamă intermitentă care va atrage în mod clar atenția.

Muzică colorată folosind diode luminoase - este dificil de realizat?

Acest job nu mai este pentru începători. Pentru a asambla o muzică color cu drepturi depline cu propriile mâini, aveți nevoie nu numai de un calcul precis al elementelor, ci și de cunoștințe de electronică radio. Dar totuși, versiunea sa cea mai simplă este în capacitatea tuturor.

Puteți găsi întotdeauna un senzor de sunet în magazinele de electronice radio, iar multe întrerupătoare moderne au unul (lumină atunci când bate din palme). Dacă aveți o bandă LED și un stabilizator, atunci rulând „+” de la sursa de alimentare la bandă printr-o petardă similară, puteți obține rezultatul dorit.

Indicator de tensiune: ce să faci dacă se arde

Șurubelnițele moderne cu indicator constau dintr-o diodă luminoasă și rezistențe cu un izolator. Cel mai adesea aceasta este o inserție de ebonită. Dacă elementul din interior se arde, acesta poate fi înlocuit cu unul nou. Și meșterul însuși va alege culoarea.

O altă opțiune este să faci un tester de lanț. Pentru a face acest lucru veți avea nevoie de 2 baterii AA, fire și o diodă de lumină. După ce bateriile sunt conectate în serie, lipim unul dintre picioarele elementului la pozitivul bateriei. Firele vor veni din celălalt picior și din negativul bateriei. Ca rezultat, atunci când este scurtcircuitată, dioda se va aprinde (dacă polaritatea nu este inversată).

Diagrame de conectare LED - cum să faceți totul corect

Astfel de elemente pot fi conectate în două moduri - în serie și în paralel. În același timp, nu trebuie să uităm că dioda luminoasă trebuie poziționată corect. În caz contrar, schema nu va funcționa. ÎN elemente obisnuite cu o formă cilindrică, aceasta poate fi determinată astfel: un steag este vizibil pe catod (-), este puțin mai mare decât anodul (+).

Cum se calculează rezistența LED-urilor

Calcularea rezistenței unei diode luminoase este foarte importantă. În caz contrar, elementul se va arde pur și simplu, incapabil să reziste la magnitudinea curentului rețelei.

Acest lucru se poate face folosind formula:

R = (VS – VL) / I, Unde

VS - Tensiunea de alimentare;
VL – tensiune nominală pentru LED;
eu – curent LED (de obicei 0,02 A, care este egal cu 20 mA).

Orice este posibil dacă se dorește. Circuitul este destul de simplu - folosim o sursă de alimentare de la o întrerupere telefon mobil sau oricare altul. Principalul lucru este că are un redresor. Este important să nu exagerați cu sarcina (cu numărul de diode), altfel există riscul de ardere a sursei de alimentare. Un încărcător standard va gestiona 6-12 celule. Puteți monta o lumină de fundal colorată pentru o tastatură de computer luând 2 elemente albastre, albe, roșii, verzi și galbene. Se dovedește destul de frumos.

Informații utile! Tensiunea furnizată de sursa de alimentare este de 3,7 V. Aceasta înseamnă că diodele trebuie conectate în perechi conectate în serie în paralel.

Conexiune paralelă și serială: cum sunt realizate

Conform legilor fizicii și ingineriei electrice când conexiune paralelă tensiunea este distribuită uniform pe toți consumatorii, rămânând neschimbată la fiecare dintre aceștia. La instalarea secvenţială, debitul se împarte şi la fiecare dintre consumatori devine un multiplu al numărului lor. Cu alte cuvinte, dacă iei 8 diode luminoase conectate în serie, acestea vor funcționa normal la 12 V. Dacă sunt conectate în paralel, se vor arde.

Conectarea diodelor de lumină de 12 V este cea mai bună opțiune

Orice bandă LED este proiectată pentru a fi conectată la un stabilizator care produce 12 sau 24 V. Astăzi, o gamă uriașă de produse este prezentată pe rafturile magazinelor rusești diverși producători cu acești parametri. Dar totuși predomină benzile și controlerele de 12 V. Această tensiune este mai sigură pentru oameni, iar costul unor astfel de dispozitive este mai mic. DESPRE autoconectare la rețeaua de 12 V a fost menționat puțin mai sus, dar nu ar trebui să existe probleme cu conectarea la controler - vin cu o diagramă pe care și-o poate da seama chiar și un școlar.

In cele din urma

Popularitatea pe care o câștigă diodele luminoase nu poate decât să se bucure. La urma urmei, acest lucru face ca progresul să avanseze. Și cine știe, poate că în viitorul apropiat vor apărea noi LED-uri care vor avea performanțe cu un ordin de mărime mai mari decât cele existente în prezent.

Sperăm că articolul nostru a fost util pentru dragul nostru cititor. Dacă aveți întrebări pe această temă, vă rugăm să le adresați în discuții. Echipa noastră este întotdeauna gata să le răspundă. Scrie, împărtășește experiența ta, pentru că poate ajuta pe cineva.

Video: cum să conectați corect un LED

Aș dori să pun o întrebare. Îți schimbi des labele în apartamentul tău? Nu durează mult timp, iar becurile în sine nu sunt scumpe. Dar nu crezi că vremurile s-au schimbat puțin? Dezvoltarea tehnologiilor în domeniul electric și mai precis instrumenteși sursele de lumină, în prezent ne permite să abordăm aceste probleme dintr-un unghi diferit.

Comparație între diferite lămpi LED

Pe piață există un număr foarte mare de becuri, care diferă prin design, materiale din care sunt fabricate și paleta de culori. Dar elementele de bază care alcătuiesc lămpile sunt aceleași pentru toate tipurile.

Lămpile LED constau din:

Locuințe;
Balon de împrăștiere;
LED-uri;
Conducător auto.

Un rol important în funcționarea normală a unui bec LED îl joacă corpul acestuia, care include un radiator, o bază și un difuzor. Radiatorul acestor lămpi este fabricat din aluminiu sau aliajele acestuia și are formă complexă, care asigură îndepărtarea căldurii de înaltă calitate, ceea ce, la rândul său, determină longevitatea LED-urilor în sine.

Dacă radiatorul este mic sau fabricat din materiale de calitate scăzută, durata de viață a acestei lămpi este redusă de mai multe ori din cauza supraîncălzirii pe termen lung a LED-urilor. Cea mai mare parte a lămpii LED este greutatea radiatorului.

Conexiunea de proastă calitate a plăcii cu LED-uri la calorifer nu este capabilă să disipeze căldura eficient.

Pentru funcționarea neîntreruptă și de lungă durată a LED-urilor, este necesar să se limiteze curentul. Această funcție executate de sofer. Există două tipuri de limitatoare pe piață: folosind un condensator și un driver.

Există un număr mare de LED-uri de la diferiți producători. Parametrul principal al LED-urilor este numărul de Lumeni/Wați (luminozitate sau putere de lumină). Cu cât LED-ul este mai scump, cu atât este mai bună calitate. Astfel de LED-uri strălucesc mai puternic și se încălzesc mai puțin, ceea ce determină cât de mult va dura lampa.

La compararea lămpilor cu LED-uri de prețuri diferite, s-a remarcat că mai mult modele scumpe Se încălzesc mai puțin, nu există nicio pâlpâire vizibilă, iar aceste labe au o putere de lumină mai mare.

Putere bec LED

Cercetările au demonstrat că lămpile cu LED-uri sunt cele mai economice și cele mai avansate din punct de vedere tehnologic. Dar mai departe piata moderna Sunt prezentate și alte tipuri de lămpi, care sunt utilizate pe scară largă pentru uz privat și industrial.

Tipuri de surse de lumină (lămpi):

Incandescent;
Luminescent;
Halogen.

Toate aceste surse de lumină diferă între ele în multe privințe, dar pentru fiecare dintre ele declară producătorii o anumită putereși puterea fluxului luminos.

Puterea tuturor consumatorilor de energie electrică este măsurată în wați, ceea ce înseamnă că puterea oricărei lămpi, precum și puterea diferitelor aparate electrice, pot fi măsurate cu ajutorul unui Wattmetru.

Puterea lămpilor LED este cea mai importantă caracteristică a acestora, deoarece acest parametru afectează direct cantitatea și intensitatea luminii de la lampă. Dar merită să înțelegeți că puterea lămpii nu este un factor direct care indică eficiența luminoasă. Acest lucru sugerează că, odată cu dezvoltarea tehnologiei LED, producătorii încearcă să mărească puterea de lumină per watt de energie electrică consumată.

De exemplu, o lampă LED de același tip, dar generatii diferite cu aceeași putere de lumină, poate reduce consumul de energie cu 10%. Iar acest lucru, la rândul său, este benefic din punct de vedere economic pentru cei care cumpără acest tip produs.

Este important de știut! Puterea și eficiența luminoasă indicate pe ambalaj pot să nu corespundă parametrilor becului din cauza necinstei producătorilor.

De asemenea, este de remarcat faptul că aceeași putere a lămpii diferiți producători nu afectează în niciun fel puterea de lumină. Acest parametru este indicat direct de numerele fluxului luminos, care dintr-un motiv sau altul sunt diferite pentru fiecare producător. De exemplu, o lampă LED de 10 wați de la un producător va produce un flux luminos de 700–800 lumeni, iar o lampă de la alt producător va produce 600–650 lumeni.

Consumul de energie al lămpilor LED variază de la 2 la 30 de wați.

Eficiența lămpilor LED și incandescente: conformitate

Lămpile cu LED sunt o alternativă excelentă la lămpile incandescente convenționale și au, de asemenea, calități care contribuie la utilizarea lor cea mai confortabilă.

Avantajele lămpilor LED:

Consum redus de putere;
Ieșire eficientă de lumină;
Flux luminos ridicat;
Temperatura scăzută de funcționare.

Înlocuire lămpi obișnuite sursele de lumină incandescentă bazate pe LED-uri trebuie făcute corect. Deoarece, pentru a obține fluxul luminos dorit, este necesar să comparați valorile de luminozitate ale diferitelor tipuri de lămpi și să convertiți valorile de luminozitate și putere.

Tabel de valori pentru lămpi cu LED și cu incandescență:

Lampa LED, trendy, watt	Lampă cu incandescență, putere, Watt	Flux de lumină, lumen

Folosind aceasta masa, puteți face cu ușurință traducerea și puteți face față selecției de lămpi LED pentru a înlocui modelele învechite de lămpi cu incandescență în ceea ce privește puterea și cantitatea de flux luminos.

Conform caracteristicilor, este clar că o lampă LED de 10 wați are același flux luminos ca o lampă cu incandescență de 60 wați.

Este important de știut! Durata de viață a lămpilor cu LED este de zeci de ori mai lungă decât cea a lămpilor cu incandescență.

Pentru a vă asigura că nu există întrebări atunci când alegeți corect Surse LED lumina, trebuie sa stii ca baza folosita este marcata E27. Lămpile cu LED care folosesc această bază vin în lumânare, pere și alte forme diferite.

Aplicând aceste cunoștințe, nu va trebui să cumpărați corpuri de iluminat potrivite împreună cu lămpile, ceea ce va simplifica fără îndoială munca de înlocuire a lămpilor cu altele mai economice.

Diferența dintre lămpile cu LED și lămpile cu economie de energie

LED-urile și lămpile de economisire a energiei diferă semnificativ unele de altele nu numai prin formă și conținut, ci și prin principiul de funcționare (semne prin care apare strălucirea).

Aceste tipuri de lămpi sunt comparate prin:

Luminozitate;
Transfer de căldură în timpul funcționării;
Durabilitate.

O lampă LED este în esență o sursă de lumină în stare solidă, a cărei funcționare se bazează pe emisia de lumină pe măsură ce aceasta trece prin curent electric, prin semiconductori, care la rândul lor sunt concepute pentru aceasta.

Funcționarea lămpilor de economisire a energiei se bazează pe principiul de funcționare al lămpilor fluorescente, care le permite să producă fluxul luminos necesar la costuri reduse de energie. Și dacă comparăm lămpile care se potrivesc acestei definiții, atunci putem spune cu încredere că doar cele fluorescente economisesc energie.

Pentru a determina care lampă strălucește mai bine și câtă energie electrică consumă, să luăm LED-uri și lămpile de economisire a energiei pentru comparație. Fluxul luminos al unei lămpi LED de 12 wați este de 900 de lumeni și Lampă Powersave produce aceeași putere 600 lumeni. Acest lucru sugerează că din punct de vedere economic, ambele tipuri de lămpi sunt benefice.

Temperatura scăzută de funcționare a lămpilor cu LED le permite să fie construite în conformitate cu orice soluție de proiectare.

Dacă comparăm aceste tipuri de lămpi în ceea ce privește cantitatea de căldură generată, atunci în acest caz rezultatele diferă foarte mult. O lampă LED de 12 wați se încălzește până la nu mai mult de 31 0 C în timpul funcționării, dar încălzirea unei lămpi de economisire a energiei corespunde la 80 0 C.

Și vorbind despre timpul de funcționare, pentru cele cu economie de energie este de 8.000 de ore, iar pentru cele cu LED până la 50.000 de ore.

Lămpi LED moderne: putere în masă (video)

Tehnologiile LED le înlocuiesc treptat pe cele învechite. Acest lucru se datorează faptului că, în ciuda costului mai mare la achiziție, acest tip de iluminat vă permite să economisiți în viitor.

Prin selectarea adecvată a materialului semiconductor și a aditivului, este posibil să se influențeze în mod specific caracteristicile emisiei de lumină a cristalului LED, în primul rând regiunea spectrală a emisiei și eficiența conversiei energiei de intrare în lumină:

GaALA-uri- arseniura de aluminiu galiu; Se bazează pe LED-uri roșii și infraroșii.
GaAsP- fosfură de arseniură de galiu; AlInGaP - fosfură de aluminiu-indiu-galiu; LED-uri roșii, portocalii și galbene.
Decalaj- fosfură de galiu; LED-uri verzi.
Sic- carbură de siliciu; Primul LED albastru disponibil comercial cu eficiență luminoasă scăzută.
InGaN- nitrură de indiu galiu; GaN - nitrură de galiu; LED-uri UV albastre și verzi.

Pentru a obține radiații albe cu o anumită temperatură de culoare, există trei posibilități fundamentale:

1. Conversia radiației LED albastre cu fosfor galben (Figura 1a).

2. Conversia radiației UV LED cu trei fosfori (similar cu lampă fluorescentă cu așa-numitul spectru cu trei benzi) (Figura 1b).

3.Amestecare aditivă a LED-urilor roșii, verzi și albastre (principiul RGB, similar cu tehnologia TV color). Nuanța de culoare a LED-urilor albe poate fi caracterizată prin valoarea temperaturii de culoare corelate.

Cele mai multe tipuri de LED-uri albe moderne sunt produse pe baza celor albastre în combinație cu fosfori de conversie, care fac posibilă obținerea de radiații albe cu o gamă largă temperatura de culoare- de la 3000 K (lumină albă caldă) la 6000 K (lumină rece).

Funcționarea LED-urilor în circuitele de putere

Un cristal LED începe să emită lumină atunci când curentul curge în el în direcția înainte. LED-urile au o caracteristică curent-tensiune care crește exponențial. Ele sunt de obicei alimentate de un curent stabilizat constant sau de o tensiune constantă cu o rezistență de limitare preconectată. Acest lucru previne modificări nedorite ale curentului nominal care afectează stabilitatea fluxului luminos și, în cel mai rău caz, poate duce chiar la deteriorarea LED-ului.
Pentru puteri mici, se folosesc regulatoare liniare analogice; pentru alimentarea diodelor de mare putere se folosesc unități de rețea cu curent stabilizat sau tensiune de ieșire. De obicei, LED-urile sunt conectate în serie, paralel sau în circuite serie-paralel (vezi Figura 2).

O scădere lină a luminozității (dimming) LED-urilor este realizată de regulatoare cu modulație pe lățime a impulsului (PWM) sau o scădere a curentului direct. Folosind PWM stocastic, este posibil să se minimizeze spectrul de interferență (problema de compatibilitate electromagnetică). Dar în în acest caz, cu PWM, se poate observa o ondulație interferentă a radiației LED.
Cantitatea de curent direct variază în funcție de model: de exemplu, 2 mA pentru LED-uri miniaturizate montate pe panou (SMD-LED-uri), 20 mA pentru LED-uri cu un diametru de 5 mm cu două fire de curent externe, 1 A pentru putere mare LED-uri pentru iluminat. Tensiunea directă UF variază de obicei de la 1,3 V (diode IR) la 4 V (LED-uri cu nitrură de indiu galiu - alb, albastru, verde, UV).
Între timp, au fost deja create circuite de alimentare care fac posibilă conectarea directă a LED-urilor la o rețea de 230 V AC. Pentru a face acest lucru, două ramuri ale LED-urilor sunt pornite anti-paralel și conectate la o rețea standard printr-o rezistență ohmică. În 2008, profesorul P. Marx a primit un brevet pentru un circuit pentru atenuarea LED-urilor alimentate de un curent alternativ(vezi Figura 3).
Compania sud-coreeană Seoul Semiconductors a integrat un circuit (Figura 3) cu două lanțuri anti-paralele (fiecare conținând un număr mare de LED-uri) direct pe un cip (Acriche-LED). Curentul direct al LED-urilor (20 mA) este limitat de un rezistor ohmic conectat în serie la circuitul anti-paralel. Tensiunea directă pe fiecare LED este de 3,5 V.

Eficienta energetica

Eficiența energetică a LED-urilor (eficiența) este raportul dintre puterea radiației (în wați) și consumul de energie electrică (în terminologia de iluminat, aceasta este puterea de ieșire a radiației - adică).
În emițătoarele termice, care includ lămpile clasice cu incandescență, pentru a genera radiații vizibile (lumină), bobina trebuie încălzită la o anumită temperatură. Mai mult, ponderea principală a energiei furnizate este transformată în termică (radiație infraroșie), iar doar ?e = 3% pentru cele convenționale este transformată în radiație vizibilă, iar 7% pentru cele convenționale. lămpi cu halogen incandescent

LED-urile pentru utilizarea în iluminatul aplicat transformă energia electrică furnizată în radiație vizibilă într-o regiune spectrală foarte îngustă, iar pierderile termice apar în cristal. Această căldură trebuie îndepărtată de pe LED folosind metode speciale de proiectare pentru a asigura parametrii necesari de lumină și culoare și durată de viață maximă.
LED-urile pentru iluminare și semnalizare nu au practic componente IR și UV în spectrul de emisie și astfel de LED-uri au o eficiență energetică semnificativ mai mare decât emițătorii termici. Cu condiții termice favorabile, LED-urile convertesc 25% din energia furnizată în lumină. Prin urmare, de exemplu, pentru un LED alb cu o putere de 1 W, aproximativ 0,75 W se datorează pierderilor de căldură, ceea ce necesită prezența elementelor de radiație sau chiar a radiatoarelor în designul lămpii. răcire forțată. O astfel de gestionare a regimului termic al LED-urilor este de o importanță deosebită. Este recomandabil ca producătorii de LED-uri și module LED au furnizat valori de eficiență energetică în lista de caracteristici ale produselor lor

Controlul modului termic
Să ne amintim că aproape 3/4 din energia electrică consumată de un LED este transformată în căldură și doar 1/4 în lumină. Prin urmare, la proiectarea lămpilor LED, un rol decisiv în asigurarea acestora eficienta maxima optimizarea regimului termic al LED-urilor joacă un rol, cu alte cuvinte, răcirea intensivă.

După cum se știe, transferul de căldură dintr-un corp încălzit se realizează datorită a trei procese fizice:

1. Radiația

Ф = W? =5,669?10-8?(W/m2?K4)??A?(Ts4 – Ta5)
unde: W? – flux de radiație termică, W
? – emisivitate
Тs – temperatura suprafeței unui corp încălzit, K
Ta – temperatura suprafețelor care înconjoară încăperea, K
A este aria suprafeței care emite căldură, m?

2. Convecție

F = ?? Huh? (Ts-Ta)
unde: Ф – fluxul de căldură, W
A este aria suprafeței corpului încălzit, m?
? - coeficient de transfer termic,
Тs – temperatura mediului de îndepărtare a căldurii limită, K
Ta – temperatura suprafeței unui corp încălzit, K
[pentru suprafete nelustruite? = 6...8 W / (m? K)].

3. Conductivitate termică

Ф = ?T?(А/l) (Тs-Та) =(?T/Rth)
unde: Rth= (l / ?T?A) – rezistența termică, K/W,
Ф – puterea termică, W
A – secțiune transversală
lungime l - ?T – coeficient de conductivitate termică, W/(m?K)
pentru elemente de răcire ceramice?T=180 W/(m?K),
pentru aluminiu – 237 W/(m?K),
pentru cupru – 380 W/(m?K),
pentru diamant – 2300 W/(m?K),
pentru fibre de carbon – 6000 W/(m?K)]

4. Rezistenta termica

Rezistența termică totală se calculează astfel:
Rth par.com.=1/[(1/ Rth,1)+ (1/ Rth, 2)+ (1/ Rth,3)+ (1/ Rth,n)]
R-a postfață = Rth,1 + Rth, 2 + Rth,3 +....+ Rth,n

rezumat
La proiectarea corpurilor de iluminat cu LED-uri, trebuie luate toate măsurile posibile pentru a atenua comportamentul termic al LED-urilor prin conducție, convecție și radiație. Prin urmare, sarcina principală la proiectarea lămpilor cu LED este de a asigura îndepărtarea căldurii datorită conductivității termice a elementelor speciale de răcire sau a designului carcasei. Apoi aceste elemente vor elimina căldura prin radiație și convecție.
Materialele elementelor radiatorului ar trebui, dacă este posibil, să aibă o rezistență termică minimă.
Rezultate bune s-au obținut cu unitățile de îndepărtare a căldurii de tip „Heatpipes”, care au proprietăți conducătoare de căldură extrem de ridicate.
Una dintre cele mai bune opțiuni de radiator sunt substraturile ceramice cu căi de transport de curent pre-aplicate, direct pe care LED-urile sunt lipite. Structurile de răcire pe bază de ceramică elimină de aproximativ 2 ori mai multă căldură în comparație cu opțiuni obișnuite elemente de răcire metalice.
Relația dintre parametrii electrici și termici ai LED-ului este ilustrată în Fig. 4.
În fig. 5 prezintă un design tipic LED puternic cu un element de răcire din aluminiu și un circuit de rezistențe termice, iar în Fig. 6-8 – diverse metode răcire.

Radiația

Suprafața corpului de iluminat pe care este montat LED-ul sau modulul cu mai multe LED-uri nu trebuie să fie metalică, deoarece metalele au o emisivitate foarte scăzută. Suprafețele corpurilor de iluminat în contact cu LED-urile ar trebui, dacă este posibil, să aibă o emisivitate spectrală ridicată?

Convecție

Este de dorit să existe o suprafață suficient de mare a corpului lămpii pentru contactul nestingherit cu fluxurile de aer ambiental (aripioare speciale de răcire, structură aspră etc.). Îndepărtarea suplimentară a căldurii poate fi asigurată prin măsuri obligatorii: miniventilatoare sau membrane vibrante.

Conductivitate termică

Datorită suprafeței foarte mici și volumului LED-urilor, răcirea necesară prin radiație și convecție nu se realizează.

Exemplu de calcul al rezistenței termice pentru un LED alb

UF= 3,8 V
IF = 350 mA
PLED = 3,8 V? 0,35 A = 1,33 W
Deoarece eficiența optică a LED-ului este de 25%, doar 0,33 W este transformat în lumină, iar restul de 75% (Pv=1 W) este transformat în căldură. (Adesea în literatură, atunci când calculezi rezistenta termica RthJA face greșeala de a presupune că Pv = UF? IF = 1,33 W - acest lucru este incorect!)

Temperatura maximă admisă a stratului activ (joncțiune p-n – Joncțiune) TJ = 125°C (398 K).

Temperatura ambientală maximă TA = 50°C (323 K).

Rezistenta termica maxima intre stratul de bariera si imprejurimi:

RthJA= (TJ – TA)/ Pv = (398 K – 323K)/1 W = 75 K/W

Potrivit producătorului, rezistența termică a LED-ului

RthJS = 15 K/W

Rezistența termică necesară a elementelor adiționale de disipare a căldurii (aripioare de răcire, paste termoconductoare, compuși adezivi, placă):

RthSA= RthJA – RthJS = 75-15 = 60 K/W

În fig. 9 explică rezistențele termice pentru dioda de pe placă.
Relația dintre temperatura stratului activ și rezistența termică dintre stratul de blocare (activ) și punctul de lipit al cablurilor de cristal este determinată de formula:

TJ= UF ? DACĂ? ?e? RthJS + TS

unde ТS este temperatura măsurată la punctul de lipit al cablurilor de cristal (în acest caz este egală cu 105°С)

Apoi, pentru exemplul luat în considerare cu un LED alb cu o putere de 1,33 W, temperatura stratului activ va fi determinată ca
TJ = 1,33 W? 0,75? 15 K/W + 105°C = 120°C.

Degradarea caracteristicilor emisive din cauza încărcării termice pe stratul activ (de blocare).
știind temperatura reala la punctul de lipit și cu datele furnizate de producător, se poate determina sarcina termică asupra stratului activ (TJ) și efectul acesteia asupra degradării radiațiilor. Degradarea se referă la scăderea fluxului luminos pe durata de viață a cipului LED.

Efectul temperaturii stratului de barieră
Cerință fundamentală: temperatura maximă admisă a stratului de blocare nu trebuie depășită, deoarece aceasta poate duce la defecte ireversibile ale LED-urilor sau defecțiuni spontane.
Datorită specificului proceselor fizice care au loc în timpul funcționării LED-urilor, modificarea temperaturii stratului de blocare TJ este în intervalul valori acceptabile influențează mulți parametri ai LED-urilor, inclusiv tensiune directă, flux luminos, coordonate cromatice și durata de viață.

Mod de recuperare

După ce am scris, eu însumi mai am o întrebare fără răspuns: ce anume este mai profitabil să cumperi și cât poți câștiga pe termen lung și scurt. În plus, există încă unele incertitudini cu privire la eficiența LED-urilor. Și întrebarea mă încurajează să caut un răspuns la ea, așa că am continuat să dezvolt această direcție. Nu voi spune că avem suficient material pentru un articol cu drepturi depline, ci ca un supliment informatii anterioare conţine date esenţiale vor fi utile.

În primul rând, să ne dăm seama exact care este eficiența LED-urilor discutate în ultima parte. Anterior, am luat datele în principal din fără a le verifica, pentru că... acolo au luat în considerare mai mult problema eficienței fotosintezei atunci când sunt iluminate cu lumină de diferite spectre. Acum am decis să mă uit la eficiența generală.

Vom lua în considerare LED-urile de la CREE, deoarece... pe de o parte, acestea sunt astăzi cele mai avansate în tehnologie și, în consecință, puterea de lumină pe unitatea de putere, iar pe de altă parte, toți indicatorii lor sunt stabili și bine documentați (spre deosebire de producătorii fără nume). Aici firma specificată ar trebui să mă plătească pentru publicitate, dar, vai, nu scriu în numele lor, ci pur și simplu pentru că este mai ușor și mai accesibil.

Deci, ce fel de LED-uri vom studia? Nu voi posta aici întregul proces de studiu și selectare a unor serii specifice, pentru a nu inunda materialul cu „apă”. Pe scurt, voi spune că am selectat cele mai puternice și în același timp cele mai eficiente cipuri, sub rezerva disponibilității gratuite și pret favorabil. Conform acestor criterii, sunt potrivite două tipuri: cele albe vor fi din seria XM-L.

Acestea sunt cipuri de 10 wați cu o eficiență de 158 lm/W (dar nu la putere maximă, ci la doar 1 W). Alb rece (6000-6500K), alb neutru (4000-4500K) și alb cald (3000-3500K).
Și cele roșii din seria XP-E, High Efficiency Photo Red 650-670nM.
Link-uri către documentația LED-ului de la sfârșitul articolului.

Să ne ocupăm de albii. Ultima dată, diferența de eficiență a LED-urilor albe nu a fost luată în considerare și eficiența a fost evaluată doar în raport cu curba activității fotosintetice McCree.

De data aceasta am decis să clarific această problemă mai detaliat. Din păcate, documentația pentru LED-uri nu dă niciodată eficiența, ci doar lumeni pe watt, așa că a trebuit să fac un calcul invers. Pe baza spectrului LED-ului și curbei fotopice, se calculează câți lumeni ar avea LED-ul dacă eficiența lui ar fi de 100%, iar apoi numărul de lumeni reali prelevați din documentația pentru LED este împărțit la acest număr. Și asta este ceea ce am obținut pentru trei tipuri de LED-uri albe:

De la stânga la dreapta: alb rece, alb neutru și alb cald.

Este de remarcat faptul că, în ciuda creșterii lumeni în timpul tranziției de la spectrul alb rece la alb cald (la aceeași putere radiatii), valorile tabelului de lm/W și eficiența totală a LED-ului scade foarte semnificativ - de la 40 la 23%. Chestia este că fosforul, din care există mult mai mult într-un LED alb cald, nu este 100% eficient și chiar, aparent, cu cantitati mari are efect de umbrire (razele emise de straturile inferioare sunt absorbite de straturile de deasupra și dispar). Totodată, indicatorul lumen pe watt este folosit la un curent de 2A (din maximum trei) - se vede că scade de la 140 la 350mA la 108 (pentru alb rece). Nu există un astfel de tabel în documentul Cree - lumenii absoluti sunt dați acolo la un curent dat, iar puterea trebuie calculată folosind datele din grafic caracteristicile curent-tensiune. Iată datele relevante din fișa de date:

Acum să ne ocupăm de cele roșii.

Cu ei totul este puțin mai simplu, pentru că... Fluxul luminos este indicat nu în lumina, ci în miliwați. Este suficient să împărțim miliwații de radiație la wații consumați și obținem eficiența cu precizie ridicată! Dacă doar LED-urile ar furniza aceste date, 2/3 din muncă nu ar trebui făcută!

Și aici facem imediat o descoperire uimitoare - că eficiența acestor LED-uri este de 50% și (un alt grafic, nu voi arăta aici), spre deosebire de cristalele albastre/albe, fluxul luminos crește liniar cu curentul și eficiența cipul nu scade! Dar când cipul se supraîncălzește, scăderea este mult mai semnificativă decât cea a chipsuri albastre. Pentru comparație, cele albastre pur au o eficiență de 48% în aceleași condiții (comparați cu această cifră pentru cele albe - mai mare). Dar pentru „pur și simplu roșii” totul este mult mai rău. Eficiența lor s-a dovedit a fi undeva în jur de 19%, iar odată cu creșterea temperaturii, fluxul luminos scade și mai repede decât cel al „Roșu foto”.

Deja se profilează variante interesante utilizarea de LED-uri individuale și combinațiile acestora. Acum să recalculăm tabelul de eficiență ținând cont de datele nou obținute.

Se poate observa că roșu Foto-roșu sunt înaintea tuturor cu o marjă mare. Dar nu puteți ilumina cu roșu pur, așa că trebuie să îl combinați, iar aici există opțiuni cu alb și albastru. Să remarcăm imediat (am luat în considerare totul, dar am aruncat ceea ce nu s-a dovedit promițător) combinația de alb cald și roșu. Eficiența scăzută a LED-urilor alb cald anulează toate avantajele celor roșii. Dar albusurile reci sunt foarte bune in aceasta combinatie! Ei înșiși au o eficiență bună, sporită și mai mult de LED-urile roșii, iar lipsa spectrului roșu este acoperită și de ele. Combinația de roșu și albastru arată, de asemenea, bine. Apoi există doar alb rece și HPS 1000, iar restul nu rezistă cu adevărat. Ei bine, să vedem cum va arăta complet - cu drivere.

În plus, logica calculelor s-a bazat pe presupunerea că dorim să obținem mai multe radiații fotosintetice active pentru aceiași bani, astfel încât toate cifrele, inclusiv prețurile pentru LED-uri și drivere, sunt date la valoarea totală a radiației fitoactive a lămpii 100 μmol/s.

Codificarea culorilor ca în tabelul anterior - pentru a facilita înțelegerea unde se află LED-urile și pentru a nu ocupa spațiu cu titluri repetate.

Dar acesta este doar prețul de pornire - câți bani trebuie să investești pentru a obține un bec de 100 µmol/s. Acest lucru nu este suficient - trebuie să vedeți cât va costa operarea. Și dacă numărați și costurile cu energia în timp, atunci obțineți o imagine completă, pe care o prezint pentru a o vedea tuturor!

Salvat pentru istorie, actualizat mai jos

Datorită atenției deosebite a comentatorilor, s-a dovedit că nu toate LED-urile care sunt vândute pe Aliexpress sub numele CREE sunt de fapt LED-uri. Cele mai ieftine dintre ele, aproximativ 1,50 USD pentru o diodă de 10 wați sau mai puțin, sunt cel mai probabil falsuri cu cipuri produse de compania chineză LatticeBright, care costă de câteva ori mai puțin decât cele originale și, din păcate, au performanțe de aproximativ 2 ori mai slabe. În acest sens, am căutat prețurile LED-urilor corespunzătoare în compania Compel, care este distribuitorul oficial de cree în Federația Rusă. Prețurile acolo sunt mult mai mari decât în China, dar micile angro sunt destul de profitabile, inclusiv în comparație cu furnizorii străini.
Și pe parcurs, am corectat două puncte - am adăugat înlocuirea lămpii o dată pe an pentru curba HPS. Și am corectat o eroare (obiecția mea), din cauza căreia prețul tuturor lămpilor a fost calculat la aceeași putere (100W), în timp ce ideea inițială era pe unitatea de radiație fotoactivă. În noul grafic, aceste prețuri sunt pentru o lampă care emite 100 μmol/s, nu 100 W. Îmi cer scuze pentru supraveghere.

Cum să înțelegem acest mănunchi de crenguțe?

În stânga este prețul lămpii la început. Permiteți-mi să vă reamintesc că în acest caz toate vor emite aceeași cantitate de radiații fitoactive, dar au un spectru diferit. Cu cât bara începe mai jos, cu atât setul este mai ieftin. Pe axa X avem luni. Se presupune că lampa funcționează 12 ore pe zi, 7 zile pe săptămână, pentru un total de 36 de luni, i.e. 3 ani. Aceasta este doar puțin mai mult de 13 mii de ore, iar pentru LED-uri sunt menționate 50 mii. Și dacă totul este făcut corect cu răcire, iar LED-urile sunt, de asemenea, alimentate cu un curent de 0,7 din maxim (acest lucru înseamnă mai multă eficiență de către un întreg). în al treilea rând), atunci vor funcționa și mai mult, adică mai mult de 10 ani, practic fără degradare.

Cu cât linia este mai orizontală, cu atât eficiența lămpii este mai mare. Vedem că multe linii încep mai sus (cipuri mai scumpe), dar în timp se dovedesc a fi mai ieftine decât analogii mai ieftini. Linia pentru LED-urile roșii foto este indicativă în acest sens - are cea mai mică pantă.

Cel mai surprinzător este că cele mai ieftine sunt acum... Cele mai scumpe LED-uri foto roșii! Asta pentru că au cel mai mult Eficiență ridicatăși cel mai „ușor digerabil” spectru - au nevoie de cea mai mică cantitate la început și consumă cea mai mică cantitate de electricitate în viitor! Combinațiile „Alb rece + roșu foto roșu” sunt de mare interes. Pe această diagramă Curba este afișată cu un raport de alb: roșu ca putere 2:1. Și doar „alb rece”. Aceste trei linii se extind, unde cele exterioare sunt LED-uri albe și roșii, iar cea din mijloc este o combinație a acestora. Pentru a crește plantele, toate componentele spectrului sunt necesare, dar în diferite combinații. Se pare că toate opțiunile pentru combinații de spectre sunt acoperite cel mai eficient de o singură combinație - LED-uri alb-rece și roșii (dar în rapoarte numerice diferite).
De remarcat este faptul ca combinatia albastru+rosu, desi are o panta mai mica decat alb+rosu, da un indicator pret/flux luminos semnificativ mai prost, asa ca nu ajunge din urma combinatiei alb+rosu nici dupa 3 ani. Într-o perspectivă de 10 ani poate fi de preferat, dar acesta este un caz excepțional.
Fitolampa se dovedește a nu fi atât de ieftină. Dacă ții cont de eficiența lui, este mai scump chiar și de ledurile alb-rece, iar pe termen lung... Banii pentru electricitate sunt o risipă...
DNAT nu este foarte ieftin la început (am fost surprins cât costă balasturile electronice pentru ele, dar Em Nu merită să luați balasturi - au eficiență scăzută, lampa și din cauza pâlpâirii, de asemenea, bâzâie și se încălzesc ca o sobă) și în timp nu ajung din urmă - mai ales ținând cont de înlocuirea lămpilor - care va trebui se face cel puțin o dată pe an, care este afișat ca pași pe grafic. Deci pleci în grădină.

Iată spectrul unei combinații de LED-uri albe și roșii, suprapuse pe curba MkCree (4:1 în putere, nu a schimbat-o la 2:1):

Desigur, este greșit să judeci astfel de lucruri în funcție de frumusețea graficelor, dar având în vedere numerele care spun același lucru, în opinia mea, graficul este aproape ideal în ceea ce privește acoperirea spectrului intervalului fotosintetic activ.

Concluzia rămâne aceeași - cumpărați LED-uri albe reci și roșii CREE Photo red și veți obține multă lumină pentru plante și economii pentru portofel!
De asemenea, este posibil să iluminați cu LED-uri roșii pur; unul dintre comentatori a scris despre o astfel de experiență. Acest lucru va fi cel mai potrivit dacă plantele sunt parțial iluminate de lumină naturală (o grădină pe pervaz, balcon, logie, când lumina directă a soarelui nu ajunge deloc sau timp de câteva ore pe zi - atunci plantele primesc în principal raze albastre de la cerul și să primească în mod catastrofal raze roșii nu este suficient, precum și intensitatea totală a luminii.Aici LED-urile roșii vor umple perfect golul existent.Numai acestea ar trebui să fie LED-uri foarte eficiente cu o lungime de undă de radiație de 660 nM și ar fi mai bine dacă sunt CREE Photo red. Ei bine, asta e, plec să comand diodele!