Poderosas matrizes de LED na iluminação: recursos de dispositivos e aplicativos

Desde o desenvolvimento do primeiro LED praticamente aplicável pelo professor da Universidade de Illinois, Nick Holonyak, em 1962, mais de meio século se passou, no entanto, a invenção revolucionária até hoje passa por mudanças progressivas, tornando-se mais perfeita e mais tecnológica e útil.

A eletroluminescência de uma transição semicondutora, com a recombinação de elétrons e buracos, é agora a base para fontes de luz supereconômicas. LED, freqüentemente chamada de LED (abreviação de diodo emissor de luz em inglês), as lâmpadas estão gradualmente ganhando uma posição estável no mercado de modernas tecnologias de iluminação de economia de energia, tanto para necessidades domésticas quanto para empresas e até mesmo para sistemas de iluminação pública.

Lâmpadas LED superam a segurança tubos fluorescentes compactos, que contêm mercúrio e lâmpadas incandescentes e agora se tornam completamente uma relíquia do passado distante.

A principal razão pela qual as lâmpadas incandescentes são substituídas por fontes de luz LED é porque a lâmpada incandescente emite em um espectro muito amplo, uma parte significativa da qual simplesmente não funciona para iluminação. Apenas 5% da energia total consumida por uma lâmpada incandescente vai para iluminação e o restante para aquecimento.

É por isso que ultimamente LEDs e matrizes de LED muito poderosos (conjuntos monolíticos) têm sido tão amplamente representados no mercado recentemente para substituir equipamentos industriais. Um LED emite em uma faixa bastante estreita do espectro, por exemplo, um LED laranja tem um comprimento de onda na faixa de 590 nm a 610 nm.

As vantagens das fontes de luz LED incluem:

• alta emissão de luz comparável às lâmpadas de sódio (é atingido um valor de 160 lúmens por watt),

• força e resistência à vibração, longa vida útil (até 100000 horas),

• ampla gama para escolher a temperatura da luz (de 2700 K quente a 6500 K frio),

• pureza espectral fornecida pelo próprio dispositivo.

Devido à baixa inércia, as luzes acendem imediatamente com brilho total, independentemente da temperatura ambiente, e a ativação / desativação não afeta significativamente a vida útil dos LEDs. O ângulo de radiação pode ser de 15 a 180 graus.

O uso de tais produtos é totalmente seguro para os seres humanos devido à baixa tensão de alimentação, baixa temperatura de operação e, é claro, a compatibilidade ambiental proporcionada pela ausência de mercúrio e fósforo, bem como a parte ultravioleta da radiação no espectro. No entanto, deve-se lembrar que altas temperaturas são prejudiciais a qualquer semicondutor, portanto, você não deve permitir aquecimento acima de 60-70 graus Celsius.

Poderosas matrizes de LEDs são conjuntos de vários cristais em um bloco. Cristais radiantes revestidos com fósforo são conectados em paralelo em série para otimizar o consumo de corrente.

A superfície plana do bloco é um revestimento plástico transparente, que permite a instalação de ópticas adicionais para criar o padrão necessário de dispersão da luz. As matrizes são fornecidas com um substrato de cobre ou alumínio bastante espesso, com orifícios de montagem para montar a unidade em um dissipador de calor.

A superfície lisa do substrato garante um contato confiável da unidade com o dissipador de calor. A instalação deve ser feita com cuidado para não deformar ou danificar o alojamento. A pasta condutora de calor deve ser aplicada a toda a superfície do substrato.

A seção transversal dos fios de conexão não deve ser inferior a 0,5 milímetros quadrados e a área de remoção de calor por watt deve ser de 20 a 30 centímetros quadrados a uma temperatura de objetos próximos de 25 a 35 graus Celsius. Essas matrizes estão disponíveis em potências nominais diferentes, de até 300 watts ou mais. Fundamentalmente, não há restrições quanto ao tamanho das matrizes.

O valor médio da tensão de operação para um cristal é de cerca de 3,4 volts e a força atual é de cerca de 350 miliamperes. Esses valores podem variar um pouco, mas você não deve exceder a voltagem permitida para uma montagem em particular, pois os LEDs têm uma característica de voltagem de corrente cada vez maior e se queimam rapidamente se a corrente exceder o valor crítico para o cristal.

O uso de um radiador com margem na área é o melhor seguro para a operação longa, confiável e sem problemas da matriz de LED. Se você limitar a corrente através do cristal a 320 miliamperes, o fluxo luminoso diminuirá em 3-5%, mas ao mesmo tempo, a vida útil do cristal de LED aumentará em uma ordem de magnitude e as condições para sua fonte de alimentação serão ideais.

A fonte de energia para LEDs pode ser qualquer fonte com estabilização da corrente de carga e, se não houver estabilização de corrente, uma margem significativa deve ser fornecida para exceder a corrente máxima permitida. Alterar a tensão de alimentação em 1 volt pode levar a um aumento da força da corrente em um fator de dois a três e o resultado será a degradação do cristal (o cristal será danificado - o fluxo de luz diminuirá) ou o escurecimento do fósforo.

Ao projetar combinações de grupos de LEDs em conexões paralelas em série, de preferência uma conexão em série, evitando altas correntes de operação.

Se a temperatura de operação do cristal por um longo período exceder o valor ideal, o fósforo escurecerá e perderá sua função sob a influência da temperatura. O escurecimento e a destruição do fósforo podem causar luz solar direta, se continuarem afetando a superfície do LED.

É desejável incluir um relé térmico no projeto da fonte de alimentação, colocando seu sensor no radiador da lâmpada.

Se você planeja usar uma matriz de LED no inverno na rua, é necessário considerar que os capacitores eletrolíticos na fonte de alimentação têm uma restrição ao uso em baixas temperaturas; portanto, a melhor solução seria colocar a fonte de alimentação na sala.

Ao usar matrizes de LED na rua a baixas temperaturas, deve-se lembrar que a eficiência aumentará significativamente e a saída de luz aumentará de 10 a 20% da nominal. E após 500-1000 horas de operação, a saída de luz será de 5 a 10% a mais, esse recurso dos cristais é chamado de "efeito de treinamento".

A escolha de um radiador para iluminação pública também requer atenção especial, pois não deve conter saliências, entalhes e curvas desnecessários, para que a convecção natural seja máxima e detritos e sujeira não possam se acumular em sua superfície.

É desejável organizar a unidade de fonte de alimentação da lâmpada para que toda a umidade acumulada no interior da lâmpada não afete os elementos do circuito.

Todos os anos, a tecnologia para a produção de matrizes de LED de alta potência é aprimorada, os fabricantes estão procurando as melhores opções para o fósforo. No momento, a maioria dos fabricantes usa fósforo amarelo, são versões modificadas de granada de ítrio-alumínio dopada com cério trivalente.

As tecnologias de iluminação LED são eficazes e os designs delas são bastante simples. Eles são amplamente utilizados em projetores, lâmpadas, tiras de LED, iluminação decorativa e em lanternas simples. Seu poder de luz atinge 5000 lm.

Hoje, os módulos LED são usados ​​para iluminar edifícios, ruas, estruturas publicitárias, túneis e pontes, fontes, para iluminar instalações comerciais e de escritórios, interiores de residências e elementos de móveis, além de diversos projetos de design moderno.

Durante as férias, poderosos sistemas de iluminação LED adornam as fachadas de edifícios, árvores e outros objetos. A confiabilidade das fontes de luz LED torna possível usá-las em locais de difícil acesso para substituição frequente.

Atualmente, em muitos países do mundo, a iluminação LED substituiu rapidamente outras. Muitas cidades planejam mudar em breve para a iluminação pública de LED.

Comments

[#1 Pavel]

Há pouco tempo, ninguém levou a sério as lâmpadas LED. O máximo em que eles podem ser usados ​​é decoração e iluminação local. Mesmo na iluminação local, era difícil de usar devido ao pequeno fluxo luminoso. Mas a tecnologia está mudando muito rapidamente e agora as lâmpadas LED estão substituindo todos os outros tipos de todos os tipos de iluminação. Poderosas lâmpadas LED têm o futuro e, além disso, o futuro muito próximo. Dentro de alguns anos, absolutamente toda a iluminação se tornará exclusivamente LED, e outros tipos de lâmpadas serão usados ​​apenas em casos individuais muito raros. O único fator limitante é a questão do custo das lâmpadas LED de alta potência. Mas o preço das lâmpadas LED de alta qualidade está em constante queda e, dadas suas sérias vantagens, tornou-se aconselhável, mesmo a um custo mais caro, investir em iluminação LED e obter um efeito econômico no tempo de operação, custos de manutenção das lâmpadas e uma redução significativa no consumo de eletricidade.

[#2]

Todo o Ryazan é transferido para essa iluminação. Até que ponto é perigoso para os motoristas. Com pouca visibilidade, o pedestre desaparece na sombra da segunda lâmpada. É a luz direcional dos diodos que é sua desvantagem. Embora ainda existam ruas com DNaTs, é agradável andar nelas. Desculpe por todos eles menos.

[#3]

Eu gostaria de discordar parcialmente do autor do primeiro comentário e indicar alguns comentários sobre o artigo.
1. Os LEDs poderosos mais comuns, de custo médio, têm uma eficiência luminosa não superior a 99 lm / watt. Maior emissão de luz possui apenas LEDs muito caros.
2. A eficiência luminosa das lâmpadas Dnat é de aproximadamente 150-200 lm / watt. Portanto, as lâmpadas Dnat são as fontes de luz mais eficientes. O custo das lâmpadas Dnat é alto, no entanto, os LEDs não são baratos ... Mas ainda assim, os LEDs apresentam uma boa reprodução de cores de Ra não inferior a 70, Dnat Ra apenas 25 ou menos ...
3. Os LEDs realmente têm uma vida útil longa. No entanto, com operação a longo prazo, a emissão de luz dos diodos emissores de luz diminui; na realidade, ninguém os explorará por tanto tempo.
4. O poder das lâmpadas LED, bem como dos equipamentos, é seriamente limitado. Por exemplo, o poder das lâmpadas LED domésticas é aparentemente limitado no nível de 8 a 10 watts.
5. Provavelmente, uma das fontes de luz mais ideais, até o momento, possui lâmpadas fluorescentes lineares. Existem, por exemplo, lâmpadas com fósforo de três camadas, que possui uma reprodução de cores no nível de Ra = 80.