ویژگی های فنی استفاده از LED. روشنایی دیود چیست: ویژگی های LED و کاربردهای آنها

پس از نوشتن مقاله قبلی، من خودم هنوز یک سوال حل نشده داشتم - خرید دقیقا چه چیزی سودآورتر است و چقدر می توانید در بلند مدت و کوتاه مدت برنده شوید. به علاوه، برخی عدم قطعیت ها در مورد کارایی LED ها وجود دارد. و این سوال جستجو برای پاسخ به آن را تشویق می کند، بنابراین من به توسعه این جهت ادامه دادم. من نمی گویم که مطالب یک مقاله تمام عیار معلوم شده است، اما به عنوان علاوه بر اطلاعات قبلی، حاوی داده های مهم ضروری است که مفید خواهد بود.

برای شروع، بیایید بفهمیم که کارایی LED های مورد بحث در قسمت آخر دقیقاً چیست. قبلاً داده ها را عمدتاً از مقاله iva2000 بدون بررسی آن گرفته بودم زیرا در آنجا مسئله کارایی فتوسنتز تحت نور با نور طیف های مختلف بیشتر مورد توجه قرار گرفت. حالا تصمیم گرفتم کارایی کلی را بررسی کنم.

ما LED های CREE را در نظر خواهیم گرفت، زیرا. از یک طرف، آنها از نظر فناوری و بر این اساس، خروجی نور در واحد توان بسیار پیشرفته ترین هستند، و از طرف دیگر، تمام شاخص های آنها پایدار و به خوبی مستند هستند (برخلاف تولید کنندگان غیر نام). در اینجا، شرکت ذکر شده باید برای تبلیغات به من پول بدهد، اما افسوس، من به پیشنهاد آنها نمی نویسم، بلکه صرفاً به این دلیل که راحت تر و در دسترس تر است.

بنابراین، چه نوع LED هایی را بررسی خواهیم کرد؟ من کل روند مطالعه و انتخاب سریال های خاص را در اینجا پست نمی کنم تا مطالب را با "آب" پر نکنم. به طور خلاصه می گویم که من قوی ترین و در عین حال کارآمدترین تراشه ها را انتخاب کردم، مشروط به در دسترس بودن رایگان و قیمت مناسب. با توجه به این معیارها، دو نوع مناسب است: سفیدها از سری XM-L خواهند بود.

اینها تراشه های 10 واتی با راندمان 158 lm/W هستند (اما نه روشن حداکثر قدرت، اما فقط در 1 وات). سفید سرد (6000-6500K)، سفید خنثی (4000-4500K) و سفید گرم (3000-3500K).
و رنگ‌های قرمز از سری XP-E، عکس قرمز با کارایی بالا 650-670 نانومتر.
پیوندهایی به مستندات مربوط به LED ها در انتهای مقاله.

بیایید با سفیدپوستان برخورد کنیم. آخرین بار، تفاوت در کارایی LED های سفید در نظر گرفته نشد و کارایی فقط در رابطه با منحنی فعالیت فتوسنتزی McCree ارزیابی شد.

این بار تصمیم گرفتم این موضوع را به طور کامل تر توضیح دهم. متأسفانه، در اسناد LED ها هرگز کارایی نمی دهند، اما آنها لومن در هر وات را می نویسند، بنابراین من مجبور شدم محاسبه معکوس را انجام دهم. بر اساس طیف LED و منحنی فوتوپیک، محاسبه می شود که اگر بازده LED برابر با 100٪ باشد، چند لومن خواهد داشت و سپس تعداد لومن های واقعی گرفته شده از مستندات برای LED بر این عدد تقسیم می شود. . و در اینجا چیزی است که ما برای سه نوع LED سفید دریافت کردیم:

قابل توجه است که علیرغم افزایش لومن در انتقال از طیف سفید سرد به سفید گرم (در همان توان تابش - تشعشع), مقادیر جدول lm / W و بازده کلی LED کاهش می یابد و بسیار قابل توجه است - از 40 تا 23٪. موضوع این است که فسفر که در LED بسیار گرمتر و سفیدتر است، خودش کارایی 100% ندارد و حتی ظاهراً با مقدار زیادی از آن، اثر سایه زنی دارد (اشعه های ساطع شده توسط پایین تر لایه ها توسط لایه های بالاتر جذب می شوند و ناپدید می شوند). در همان زمان، نشانگر لومن در هر وات در جریان 2 آمپر (از حداکثر سه) استفاده می شود - می توان مشاهده کرد که در همان زمان از 140 در 350 میلی آمپر به 108 کاهش می یابد (برای سفید سرد). در سند کری چنین جدولی وجود ندارد - لومن های مطلق در یک جریان معین در آنجا داده می شوند و توان باید با استفاده از داده های نمودار محاسبه شود. مشخصه ولت آمپر. در اینجا داده های مربوطه از دیتاشیت آمده است:

با آنها، همه چیز کمی ساده تر است، زیرا. شار نوری نه بر حسب لومین بلکه بر حسب میلی وات نشان داده می شود. کافی است میلی وات تشعشع را بر وات مصرف تقسیم کنیم و با دقت بالایی به راندمان می رسیم! همه LED ها این داده ها را می دهند - 2/3 کار انجام نشد!

از قبل در حال ظهور است گزینه های جالباستفاده از LED های جداگانه و ترکیب آنها. حالا بیایید جدول کارایی را با در نظر گرفتن داده های تازه به دست آمده دوباره محاسبه کنیم.

می توان دید که قرمز Photo-red با اختلاف زیادی از همه جلوتر است. اما روشن کردن با قرمز خالص غیرممکن است، بنابراین باید ترکیب کنید و در اینجا گزینه هایی با رنگ سفید و آبی وجود دارد. بیایید فوراً توجه داشته باشیم (من همه چیز را شمردم ، اما آنچه را که غیرقابل اطمینان بود بیرون آوردم) ترکیبی از سفید گرم با قرمز. راندمان پایین ال ای دی های سفید گرم تمام مزایای ال ای دی های قرمز را نفی می کند. اما رنگ سفید سرد در این ترکیب بسیار خوب است! آنها خودشان راندمان خوبی دارند که توسط LED های قرمز بیشتر شده و کمبود طیف قرمز نیز توسط آنها پوشش داده می شود. ترکیب قرمز و آبی نیز خوب به نظر می رسد. سپس فقط سرد-سفید و DNAT 1000 وجود دارد، و بقیه، در واقع، نمی کشند. خوب، بیایید ببینیم در یک مجموعه کامل - با درایورها - چگونه به نظر می رسد.

علاوه بر این، منطق محاسبات با این فرض پیش می‌رود که ما می‌خواهیم تابش فعال فتوسنتزی بیشتری را با همان پول دریافت کنیم، بنابراین تمام ارقام، از جمله قیمت LED و درایورها، به ارزش کل تابش گیاهی لامپ 100 میکرومول داده می‌شود. /s.

کدگذاری رنگ مانند جدول قبلی - برای اینکه راحت تر بفهمید کدام LED ها هستند و فضایی را با عنوان های تکراری اشغال نکنید.

اما این فقط قیمت در ابتدا است - برای اینکه بتوانید یک لامپ با سرعت 100 میکرومول بر ثانیه به چه میزان پول سرمایه گذاری کنید. این کافی نیست - باید ببینید در طول عملیات چقدر هزینه دارد. و اگر هزینه برق را نیز در طول زمان محاسبه کنیم، تصویر کاملی به دست می آید که من آن را به عموم ارائه می کنم!

برای تاریخچه باقی مانده است، در زیر به‌روزرسانی کنید

با تشکر از توجه دقیق مفسران، معلوم شد که همه LED هایی که در aliexpress با نام CREE فروخته می شوند، در واقع آنها نیستند. ارزان‌ترین آنها، در حدود 1.5 دلار برای یک دیود 10 وات یا کمتر، به احتمال زیاد با تراشه‌های تولید تقلبی هستند. شرکت چینی LatticeBright که چندین برابر ارزانتر از نمونه های اصلی هستند و متاسفانه حدود 2 برابر عملکرد بدتری دارند. در این راستا، قیمت LED های مربوطه را در شرکت Compel که توزیع کننده رسمی کری در فدراسیون روسیه است جستجو کردم. قیمت ها در آنجا بسیار بالاتر از چین است، اما عمده فروشی کوچک بسیار سودآور است، از جمله در مقایسه با تامین کنندگان خارجی.
و در طول مسیر، من دو نقطه را اصلاح کردم - جایگزینی لامپ ها را یک بار در سال برای منحنی HPS اضافه کردم. و من اشتباه را تصحیح کردم (نظارت من) که به دلیل آن قیمت تمام لامپ ها یکسان در نظر گرفته شد (100W) در حالی که ایده اولیه بر اساس یک واحد تابش فوتواکتیو بود. در نمودار جدید، این قیمت‌ها برای لامپی است که 100 میکرومول بر ثانیه ساطع می‌کند، نه 100 وات. بابت بی توجهی پوزش می طلبم

چگونه می توان این دسته از میله ها را درک کرد؟

در سمت چپ - قیمت لامپ در شروع. به شما یادآوری می کنم که در این حالت همه آنها به همان میزان تشعشعات گیاهی تولید می کنند، اما طیف متفاوتی دارند. هرچه نوار پایین تر شروع شود، مجموعه ارزان تر است. در محور x ماه داریم. فرض بر این است که لامپ 12 ساعت در روز، 7 روز در هفته، در مجموع 36 ماه کار می کند، یعنی. 3 سال. این فقط کمی بیش از 13 هزار ساعت است و 50 هزار ساعت برای LED ها اعلام شده است و اگر همه چیز با خنک کننده به درستی انجام شود و همچنین جریان 0.7 حداکثر به LED ها ارائه شود (بنابراین کارایی بیشتر در کل سوم)، سپس آنها حتی بیشتر کار خواهند کرد، یعنی. بیش از 10 سال بدون تخریب.

هرچه این خط به صورت افقی بیشتر باشد، کارایی لامپ بیشتر می شود. می بینیم که بسیاری از خطوط بالاتر شروع می شوند (تراشه ها گران تر هستند)، اما به مرور زمان ارزان تر از آنالوگ های ارزان تر هستند. خط LED های قرمز عکس نشان دهنده این است - کوچکترین شیب را دارد.

شگفت‌انگیزترین چیز این است که ارزان‌ترین آنها در حال حاضر… گران‌ترین ال‌ای‌دی‌های قرمز عکس! این به این دلیل است که آنها بیشترین مقدار را دارند بازدهی بالاو "به راحتی قابل هضم" ترین طیف - آنها در ابتدا کمترین نیاز را دارند و کمترین مقدار برق را در آینده مصرف می کنند! جالب توجه ترکیبات "سفید سرد + قرمز عکس قرمز". بر این نمودارمنحنی برای نسبت سفید: قرمز 2:1 بر حسب قدرت داده شده است. و فقط سفید سرد. این سه خط بیرون می‌روند، جایی که خطوط افراطی LED سفید و قرمز هستند و خط میانی ترکیب آنهاست. برای رشد گیاهان، تمام اجزای طیف مورد نیاز است، اما در ترکیبات مختلف. به نظر می رسد که همه انواع ترکیبات طیف به طور موثر تنها با یک ترکیب - LED های سرد سفید و قرمز (اما در نسبت های عددی مختلف) پوشش داده می شوند.
شایان ذکر است که ترکیب آبی + قرمز ، اگرچه شیب کمتری نسبت به سفید + قرمز دارد ، اما قیمت / شار نوری به طور قابل توجهی بدتر می دهد ، بنابراین ترکیب سفید + قرمز حتی در 3 سال هم نمی رسد. در یک چشم انداز 10 ساله، ممکن است ارجح باشد، اما این یک مورد استثنایی است.
فیتولامپ چندان ارزان نیست. با توجه به کارایی آن حتی از ال ای دی های سفید سرد گرانتر است و در دراز مدت ... پول برق هدر می رود ...
HPS و در ابتدا خیلی ارزان نیستند (من تعجب کردم که بالاست های الکترونیکی چقدر برای آنها هزینه دارند و Emشما نباید بالاست بگیرید - راندمان پایینی دارند، لامپ به دلیل سوسو زدن، همچنین وزوز می کنند و مانند اجاق گاز گرم می شوند) و به مرور زمان به دست نمی آیند - مخصوصاً با توجه به تعویض لامپ ها - که باید انجام شود. حداقل یک بار در سال که به صورت مراحل در نمودار نمایش داده می شود. پس به باغ

در اینجا طیف ترکیبی از LED های سفید و قرمز، قرار گرفته بر روی منحنی MkCree (4:1 در قدرت، آن را در 2:1 دوباره انجام نداده است):

البته قضاوت در مورد چنین چیزهایی بر اساس زیبایی نمودارها اشتباه است، اما با توجه به اعدادی که همین را می گویند - به نظر من نمودار از نظر پوشش طیفی محدوده فعال فتوسنتزی تقریباً کامل است.

نتیجه یکسان باقی می ماند - ال ای دی های سفید خنک و قرمز CREE Photo را بخرید و نور زیادی برای گیاهان خود دریافت خواهید کرد و در هزینه کیف پول خود صرفه جویی خواهید کرد!
نورپردازی با LED های قرمز خالص نیز امکان پذیر است، یکی از مفسران در مورد چنین تجربه ای نوشته است. اگر گیاهان تا حدی با نور طبیعی روشن شوند (باغچه سبزی روی طاقچه، بالکن، ایوان، در صورت مستقیم) این مناسب ترین خواهد بود. نور خورشیدبه هیچ وجه یا برای چند ساعت در روز نمی افتد - سپس گیاهان عمدتاً پرتوهای آبی از آسمان دریافت می کنند و آنها به شدت فاقد رنگ قرمز هستند و همچنین شدت کلیسوتا. در اینجا LED های قرمز به بهترین شکل ممکن شکاف موجود را پر خواهند کرد. فقط اینها باید LEDهای با راندمان بالا با طول موج 660 نانومتر باشند و بهتر است قرمز CREE Photo باشند. باشه رفتم دیود سفارش بدم!

با انتخاب مناسب مواد نیمه هادی و افزودنی، می توان به طور هدفمند بر ویژگی های انتشار نور تراشه LED، به ویژه ناحیه طیفی انتشار و راندمان تبدیل انرژی ورودی به نور تأثیر گذاشت:

• GaALAs- آرسنید گالیم آلومینیوم؛ در پایه آن - دیودهای ساطع نور قرمز و مادون قرمز.
• GaAsP- فسفید آرسنید گالیم؛ AlInGaP - فسفید آلومینیوم-ایندیم-گالیم؛ LED های قرمز، نارنجی و زرد.
• شکاف- فسفید گالیم؛ ال ای دی های سبز
• SiC- کاربید سیلیکون؛ اولین LED آبی آبی با راندمان کم نور تجاری موجود.
• InGaN- نیترید ایندیم-گالیوم؛ GaN - نیترید گالیوم؛ LED های آبی و سبز UV.

برای به دست آوردن تابش سفید با دمای رنگ خاص، سه احتمال اساسی وجود دارد:

1. تبدیل تابش LED آبی توسط فسفر زرد (شکل 1a).

2. تبدیل تابش LED UV توسط سه فسفر (مشابه لامپ های فلورسنت با طیف به اصطلاح سه باند) (شکل 1b).

3. اختلاط افزودنی LED های قرمز، سبز و آبی (اصول RGB، مشابه تکنولوژی تلویزیون رنگی). تن رنگ LED های سفید را می توان با مقدار دمای رنگ مرتبط مشخص کرد.

اکثر انواع ال ای دی های سفید مدرن بر اساس ال ای دی های آبی در ترکیب با فسفرهای تبدیلی تولید می شوند که امکان به دست آوردن تابش سفید با طیف وسیعی را فراهم می کند. دمای رنگ- از 3000 K (نور سفید گرم) تا 6000 K (نور روز سرد).

عملکرد LED ها در مدارهای قدرت

کریستال LED زمانی شروع به انتشار می کند که جریان در آن در جهت جلو جریان یابد. ال ای دی ها دارای مشخصه جریان-ولتاژ فزاینده ای هستند. معمولاً آنها توسط یک جریان ثابت ثابت یا ولتاژ ثابتبا مقاومت محدود کننده بالادست این از تغییرات ناخواسته در جریان اسمی که بر پایداری تأثیر می گذارد جلوگیری می کند. شار نورانی، و در بدترین حالت حتی می تواند منجر به آسیب به LED شود.
در توان های کم، از تنظیم کننده های خطی آنالوگ استفاده می شود، برای تغذیه دیودهای قدرتمند - بلوک های شبکهبا جریان یا ولتاژ تثبیت شده در خروجی. به طور معمول، LED ها به صورت سری، موازی یا در زنجیره های سری-موازی متصل می شوند (شکل 2 را ببینید).

کاهش صاف روشنایی (کم شدن) LED ها توسط تنظیم کننده هایی با مدولاسیون عرض پالس (PWM) یا کاهش جریان مستقیم انجام می شود. با استفاده از PWM تصادفی، می توان به حداقل رساندن طیف تداخل (مشکل سازگاری الکترومغناطیسی). ولی در این موردبا PWM، یک پالس تداخلی تابش LED را می توان مشاهده کرد.
مقدار جریان رو به جلو بسته به مدل متفاوت است: به عنوان مثال، 2 میلی آمپر برای LED های مینیاتوری روی سطح (SMD-LED)، 20 میلی آمپر برای LED های 5 میلی متری با دو سیم جریان خارجی، 1 آمپر برای LED های پرقدرت برای اهداف روشنایی. . ولتاژ پیشروی UF معمولاً از 1.3 ولت (دیودهای IR) تا 4 ولت (LED بر اساس نیترید گالیوم ایندیم - سفید، آبی، سبز، UV) متغیر است.
در همین حال مدارهای برق ایجاد شده است که به شما اجازه می دهد ال ای دی ها را مستقیماً به شبکه 230 ولت متناوب وصل کنید، برای این کار دو شاخه ال ای دی به صورت ضد موازی روشن شده و به آن متصل می شوند. شبکه استاندارداز طریق مقاومت اهمی در سال 2008، پروفسور P. Marks حق ثبت اختراع را برای طرحی برای تنظیم روشنایی LED های تغذیه شده توسط تثبیت شده دریافت کرد. جریان متناوب(شکل 3 را ببینید).
شرکت کره جنوبی Seoul Semiconductors یک مدار (شکل 3) با دو زنجیره ضد موازی (در هر یک از آنها) یکپارچه کرده است. تعداد زیادی از LED ها) به طور مستقیم در یک تراشه (Acriche-LED). جریان رو به جلو LED ها (20 میلی آمپر) توسط یک مقاومت اهمی سری با مدار ضد موازی محدود می شود. ولتاژ جلو در هر یک از LED ها 3.5 ولت است.

بهره وری انرژی

بازده انرژی LED ها (بازده) نسبت توان تابش (بر حسب وات) به توان الکتریکی مصرفی است (در اصطلاح روشنایی، این بازگشت انرژی تابش است - t | e).
در قطره چکان های حرارتی که شامل لامپ های رشته ای کلاسیک می شود، برای تولید تابش مرئی (نور)، لازم است مارپیچ تا دمای معینی گرم شود. علاوه بر این ، سهم اصلی انرژی ورودی به حرارت (تابش مادون قرمز) تبدیل می شود و فقط؟ e \u003d 3٪ برای موارد معمولی به تابش مرئی تبدیل می شود و لامپ های هالوژنرشته ای

LED ها برای کاربردها در فناوری روشنایی کاربردی، انرژی الکتریکی عرضه شده را به تشعشع مرئی در یک ناحیه طیفی بسیار باریک تبدیل می کنند و تلفات حرارتی در کریستال رخ می دهد. این گرما باید با روش های طراحی خاص از ال ای دی حذف شود تا نور، رنگ و حداکثر طول عمر لازم تامین شود.
ال ای دی ها برای اهداف روشنایی و سیگنالینگ عملاً هیچ جزء IR و UV در طیف انتشار ندارند و چنین ال ای دی ها بازده انرژی به طور قابل توجهی بالاتر از ساطع کننده های حرارتی هستند. با یک رژیم حرارتی مطلوب برای LED ها، 25 درصد از انرژی ورودی به نور تبدیل می شود. بنابراین، به عنوان مثال، برای یک LED سفید با توان 1 وات، تقریباً 0.75 وات بر روی تلفات حرارتی می افتد که نیاز به وجود عناصر حذف کننده گرما یا حتی خنک کننده اجباری در طراحی لامپ دارد. چنین کنترلی از رژیم حرارتی LED ها از اهمیت ویژه ای برخوردار است. تولید کنندگان LED و ماژول های LED ترجیحاً باید مقادیر بهره وری انرژی را در مشخصات محصول خود لحاظ کنند.

مدیریت حرارتی
به یاد بیاورید که تقریباً 3/4 برق مصرف شده توسط LED به گرما و تنها 1/4 به نور تبدیل می شود. بنابراین، هنگام ساخت لامپ های ال ای دینقش تعیین کننده ای در حصول اطمینان از حداکثر کارایی آنها توسط بهینه سازی رژیم حرارتی LED ها، به عبارت دیگر، خنک کننده فشرده ایفا می شود.

همانطور که می دانید، انتقال گرما از یک جسم گرم شده به دلیل سه انجام می شود فرآیندهای فیزیکی:

1. تشعشع

F = W \u003d 5.669? 10-8? (W / m2؟ K4)?? A? (Ts4 - Ta5)
کجا: W - شار تابش حرارتی، W
? - انتشار
Ts دمای سطح جسم گرم شده، K است
Ta دمای سطوحی است که اتاق را محدود می کند، K
A مساحت سطح تابش گرما، m است؟

2. همرفت

F = ?? A؟ (Ts-Ta)
جایی که: Ф - شار گرما، W
A مساحت بدنه گرم شده، m است؟
? - ضریب انتقال حرارت،
Ts دمای محیط حذف کننده حرارت مرزی، K است
Ta دمای سطح جسم گرم شده، K است
[برای سطوح صیقلی نشده؟ \u003d 6 ... 8 W ​​/ (m? K)].

3. هدایت حرارتی

F \u003d؟ T? (A / l) (Ts-Ta) \u003d (? T / Rth)
جایی که: Rth= (l / ?T?A) - مقاومت حرارتی، K/W،
Ф - توان حرارتی، W
الف - مقطع
l-طول - ?T - ضریب هدایت حرارتی، W / (m? K)
برای عناصر خنک کننده سرامیکی؟ T=180 W/(m? K)،
برای آلومینیوم - 237 W / (m? K)،
برای مس - 380 W / (m? K)،
برای الماس - 2300 W / (m? K)،
برای الیاف کربن - 6000 W/(m?K)]

4. مقاومت حرارتی

مقاومت حرارتی کل به صورت زیر محاسبه می شود:

Rth موازی کل=1/[(1/ Rth,1)+ (1/ Rth, 2)+ (1/ Rth,3)+ (1/ Rth,n)]

ژنرال Rth = Rth,1 + Rth, 2 + Rth,3 +....+ Rth,n

خلاصه
هنگام طراحی چراغ های LED، لازم است تمام اقدامات ممکن برای تسهیل رژیم حرارتی LED ها به دلیل هدایت حرارتی، همرفت و تابش انجام شود. بنابراین، وظیفه اصلی در طراحی لامپ های LED، اطمینان از حذف گرما به دلیل هدایت حرارتی عناصر خنک کننده خاص یا طراحی محفظه است. سپس این عناصر با تابش و همرفت گرما را از بین خواهند برد.
مواد عناصر هیت سینک در صورت امکان باید دارای حداقل مقاومت حرارتی باشند.
نتایج خوببا واحدهای حذف گرما از نوع "Heatpipes" به دست آمدند که دارای خواص رسانایی گرما بسیار بالایی هستند.
یکی از بهترین گزینه هاهیت سینک - زیرلایه های سرامیکی با ردیابی جریان از پیش اعمال شده، که مستقیماً LED ها به آنها لحیم می شوند. سازه های خنک کننده مبتنی بر سرامیک تقریباً 2 برابر بیشتر گرما را در مقایسه با گزینه های معمولعناصر خنک کننده فلزی
رابطه بین پارامترهای الکتریکی و حرارتی LED در شکل 1 نشان داده شده است. 4.
روی انجیر 5 یک طراحی معمولی را نشان می دهد LED قدرتمندبا یک عنصر خنک کننده آلومینیومی و یک مدار مقاومت حرارتی، و در شکل. 6-8 - روش های مختلفخنک کننده

تابش - تشعشع

سطح چراغی که یک LED یا یک ماژول چند LED روی آن نصب شده است نباید فلزی باشد، زیرا فلزات تابش بسیار کمی دارند. سطوح لامپ در تماس با LED در صورت امکان باید دارای تابش طیفی بالایی باشند؟

همرفت

مطلوب است که سطح بدنه چراغ به اندازه کافی بزرگ برای تماس بدون مانع با جریان هوای محیط (باله های خنک کننده خاص، ساختار ناهموار و غیره) باشد. حذف گرمای اضافی را می توان با اقدامات اجباری فراهم کرد: مینی فن ها یا غشاهای ارتعاشی.

رسانایی گرمایی

به دلیل سطح و حجم بسیار کوچک LED ها، خنک سازی مورد نیاز توسط تابش و قرارداد حاصل نمی شود.

نمونه ای از محاسبه مقاومت حرارتی برای یک LED سفید

UV=3.8V
IF = 350 میلی آمپر
PLED = 3.8 ولت؟ 0.35 A = 1.33 W
از آنجایی که بازده نوری یک LED 25٪ است، تنها 0.33 W به نور تبدیل می شود و 75٪ باقی مانده (Pv=1 W) به گرما تبدیل می شود. (اغلب در ادبیات، هنگام محاسبه مقاومت حرارتی RthJA، آنها اشتباه می کنند، با این فرض که Pv \u003d UF ? اگر \u003d 1.33 W - این درست نیست!)

بیشترین دمای مجازلایه فعال (تقاطع p-n) TJ = 125 درجه سانتیگراد (398 K).

حداکثر دمای محیط TA = 50 درجه سانتی گراد (323 کلوین).

حداکثر مقاومت حرارتی بین لایه مانع و محیط اطراف:

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

به گفته سازنده، مقاومت حرارتی LED

RthJS = 15K/W

مقاومت حرارتی مورد نیاز عناصر حذف کننده حرارت اضافی (پره های خنک کننده، خمیرهای رسانای گرما، ترکیبات چسب، تخته):

RthSA = RthJA - RthJS = 75-15 = 60 K/W

روی انجیر شکل 9 مقاومت حرارتی دیود روی برد را توضیح می دهد.
رابطه بین دمای لایه فعال و مقاومت حرارتی بین لایه مسدود کننده (فعال) و نقطه لحیم کاری سرب های کریستالی با فرمول تعیین می شود:

TJ=UF اگر؟ ?e? RthJS + TS

که در آن TS دمای اندازه گیری شده در نقطه لحیم کاری سرب های کریستالی است (در این مورد برابر با 105 درجه سانتیگراد است)

سپس، برای مثال مورد بررسی با یک LED سفید با توان 1.33 W، دمای لایه فعال به صورت تعیین می شود.
TJ = 1.33 وات؟ 0.75؟ 15 K/W + 105°C = 120°C.

تخریب ویژگی های تشعشعی به دلیل بار دمایی روی لایه فعال (مسدود کننده).
با دانستن دمای واقعی در نقطه لحیم کاری و داشتن اطلاعات ارائه شده توسط سازنده، می توان بار حرارتی روی لایه فعال (TJ) و تأثیر آن بر تخریب تشعشع را تعیین کرد. تخریب به کاهش شار نوری در طول عمر تراشه LED اشاره دارد.

تاثیر دمای لایه مانع
نیاز اساسی: از حداکثر دمای مجاز لایه مانع نباید تجاوز کرد، زیرا این امر می تواند منجر به نقص غیرقابل برگشت LED یا خرابی خود به خود آنها شود.
با توجه به ویژگی های فرآیندهای فیزیکی که در حین کار LED ها اتفاق می افتد، تغییر دمای لایه مانع TJ در محدوده مقادیر قابل قبول بر بسیاری از پارامترهای LED از جمله ولتاژ رو به جلو، شار نوری، مختصات رنگ و سرویس تأثیر می گذارد. زندگی

من می خواهم یک سوال بپرسم. آیا اغلب در آپارتمان خود پنجه ها را عوض می کنید؟ زمان زیادی نمی برد و خود لامپ ها گران نیستند. اما آیا فکر نمی کنید زمانه کمی تغییر کرده است؟ توسعه فناوری ها در زمینه مهندسی برق و به طور خاص دستگاه ها و منابع روشنایی، در حال حاضر به ما این امکان را می دهد که به حل این مسائل از طرف دیگر نزدیک شویم.

مقایسه انواع لامپ های ال ای دی

تعداد زیادی لامپ در بازار وجود دارد که در طراحی، موادی که از آن ساخته شده اند و در پالت رنگ متفاوت هستند. اما عناصر اساسی تشکیل دهنده لامپ ها برای همه انواع بدون تغییر است.

لامپ های LED شامل:

• سپاه;
• فلاسک پراکنده;
• ال ای دی؛
• راننده.

نقش مهمی در عملکرد عادی لامپ ledکیس آن بازی می کند که شامل رادیاتور، پایه و عنصر پراکنده است. رادیاتور این لامپ ها از آلومینیوم یا آلیاژهای آن ساخته شده است و شکل پیچیده ای دارد که اتلاف حرارت با کیفیت بالا را تضمین می کند که به نوبه خود دوام خود LED ها را تعیین می کند.

اگر رادیاتور کوچک باشد یا از مواد بی کیفیت ساخته شده باشد، به دلیل گرم شدن طولانی مدت LED ها، عمر این لامپ چندین برابر کاهش می یابد. بخش عمده لامپ LED وزن رادیاتور است.

اتصال بی کیفیت صفحه با LED به رادیاتور قادر به حذف موثر گرما نیست.

برای عملکرد بی وقفه و بادوام ال ای دی ها باید جریان را محدود کرد. این تابعراننده را اجرا می کند. دو نوع محدود کننده در بازار وجود دارد: استفاده از خازن و درایور.

تعداد زیادی LED از تولید کنندگان مختلف وجود دارد. پارامتر اصلی LED ها تعداد لومن / وات (روشنایی یا خروجی نور) است. هرچه LED گرانتر باشد، بهتر است. چنین LED هایی روشن تر می درخشند، کمتر گرم می شوند، این تعیین می کند که لامپ چه مدت طول می کشد.

هنگام مقایسه لامپ های LED با قیمت های مختلف، به این نکته اشاره شد که بیشتر است مدل های گران قیمتآنها کمتر گرم می شوند، هیچ سوسو قابل مشاهده ای وجود ندارد و این پنجه ها خروجی نور بیشتری دارند.

برق لامپ LED

مطالعات نشان داده است که مقرون به صرفه ترین و پیشرفته ترین لامپ ها بر اساس LED ساخته شده اند. اما در بازار مدرنانواع دیگری از لامپ ها نیز ارائه شده است که به طور گسترده برای مصارف خصوصی و صنعتی استفاده می شود.

انواع منابع نور (لامپ):

• رشته ای؛
• فلورسنت؛
• هالوژن.

همه این منابع نور از بسیاری جهات با یکدیگر متفاوت هستند، اما برای هر یک از آنها، تولید کنندگان قدرت و قدرت خاصی از شار نوری را اعلام می کنند.

توان تمام مصرف کنندگان برق با وات اندازه گیری می شود، به این معنی که توان هر لامپ و همچنین توان انواع وسایل برقی را می توان با استفاده از وات متر اندازه گیری کرد.

قدرت لامپ های LED آنهاست مهمترین ویژگی، زیرا پارامتر داده شدهبه طور مستقیم بر میزان و قدرت نور لامپ تأثیر می گذارد. اما باید درک کرد که قدرت لامپ یک عامل مستقیم برای نشان دادن خروجی نور نیست. این بدان معناست که با توسعه تکنولوژی LED، سازندگان در تلاشند تا بازده نور را از یک وات برق مصرفی افزایش دهند.

به عنوان مثال، یک لامپ LED از همان نوع، اما نسل مختلفبا همان خروجی نور می تواند مصرف انرژی را تا 10 درصد کاهش دهد. و این به نوبه خود از نظر اقتصادی برای کسانی که کسب می کنند مفید است این گونهتولید - محصول.

مهم است بدانیم! قدرت و نور خروجی نشان داده شده در بسته ممکن است به دلیل عدم صداقت سازنده، با پارامترهای لامپ مطابقت نداشته باشد.

همچنین، شایان ذکر است که همان قدرت لامپ تولید کنندگان مختلفبه هیچ وجه بر خروجی نور تأثیر نمی گذارد. این پارامتر مستقیماً با ارقام قدرت شار نورانی نشان داده می شود که به دلایلی برای هر سازنده متفاوت است. به عنوان مثال، یک لامپ LED 10 وات از یک سازنده، شار نوری 700 - 800 لومن و یک لامپ از یک سازنده دیگر 600 - 650 لومن تولید می کند.

توان مصرفی لامپ های LED از 2 تا 30 وات متغیر است.

کارایی لامپ های LED و رشته ای: انطباق

لامپ های LED جایگزینی عالی برای لامپ های رشته ای معمولی هستند و همچنین دارای ویژگی هایی هستند که به راحت ترین استفاده از آنها کمک می کند.

مزایای لامپ های LED:

• مصرف برق کم؛
• خروجی نور کارآمد؛
• شار نوری بالا؛
• دمای عملیاتی پایین

جایگزینی لامپ های رشته ای معمولی با منابع نور مبتنی بر LED باید با صلاحیت انجام شود. از آنجایی که برای به دست آوردن شار نوری مورد نظر باید مقادیر روشنایی را با هم مقایسه کرد انواع مختلفلامپ و ترجمه ارزش روشنایی و قدرت.

جدول مقادیر لامپ های LED و رشته ای:

با استفاده از این جدول می توانید به راحتی ترجمه و انتخاب لامپ های ال ای دی جایگزین لامپ های رشته ای منسوخ شده از نظر قدرت و میزان شار نوری را انجام دهید.

با توجه به مشخصات، می توان دریافت که یک لامپ LED 10 وات دارای شار نوری مشابه یک لامپ رشته ای 60 وات است.

مهم است بدانیم! عمر مفید لامپ های LED ده ها برابر بیشتر از لامپ های رشته ای است.

برای اینکه هنگام انتخاب منابع نور LED مناسب از سؤال جلوگیری کنید، باید بدانید که پایه مورد استفاده دارای علامت E27 است. لامپ های LED با استفاده از این پایه به شکل شمع، گلابی و سایر اشکال مختلف هستند.

با به کارگیری این دانش، نیازی به خرید وسایل روشنایی مناسب به همراه لامپ ها نخواهید داشت که بدون شک کار تعویض لامپ ها با لامپ های مقرون به صرفه تر را آسان می کند.

تفاوت بین لامپ های LED و لامپ های کم مصرف

لامپ های LED و صرفه جویی در مصرف انرژی نه تنها از نظر شکل و محتوا، بلکه در اصل عملکرد (علائمی که در آن درخشش رخ می دهد) به طور قابل توجهی با یکدیگر متفاوت هستند.

این نوع لامپ ها با موارد زیر مقایسه می شوند:

• روشنایی؛
• اتلاف گرما در حین کار؛
• دوام

لامپ LED، در هسته خود، یک منبع نور حالت جامد است که عملکرد آن بر اساس انتشار نور هنگام عبور است. جریان الکتریسیته، از طریق نیمه هادی ها که به نوبه خود برای این کار طراحی شده اند.

عملکرد لامپ های کم مصرف بر اساس اصل لامپ های فلورسنت است که امکان تولید شار نوری مورد نظر را با هزینه های کم انرژی فراهم می کند. و اگر لامپ هایی را که با این تعریف مطابقت دارند مقایسه کنیم، می توانیم با اطمینان بگوییم که فقط لامپ های فلورسنت صرفه جویی در انرژی دارند.

برای اینکه بفهمیم کدام لامپ بهتر می درخشد و چقدر برق مصرف می کند، بیایید برای مقایسه از لامپ های LED و کم مصرف استفاده کنیم. شار نوری یک لامپ LED 12 وات 900 لومن است و لامپ ذخیره انرژیهمین قدرت 600 لومن تولید می کند. این نشان می دهد که هر دو نوع لامپ از نقطه نظر اقتصادی مفید هستند.

دمای پایین عملکرد لامپ های LED باعث می شود که آنها مطابق با هر راه حل طراحی ساخته شوند.

اگر این نوع لامپ ها را از نظر مقدار گرمای خروجی با هم مقایسه کنیم، در این مورد نتایج به شدت متفاوت است. یک لامپ LED 12 وات در حین کار حداکثر تا 31 0 درجه سانتیگراد گرم نمی شود، اما گرمایش صرفه جویی در انرژی معادل 80 0 درجه سانتیگراد است.

و صحبت از زمان کارکرد، برای صرفه جویی در انرژی 8000 ساعت و برای LED تا 50000 ساعت است.

لامپ های LED مدرن: قدرت در جدول (ویدئو)

فناوری های LED به تدریج جایگزین فناوری های قدیمی می شوند. دلیل این امر این است که با وجود قیمت خرید بالاتر، این نوع نورپردازی به شما امکان می دهد در آینده در هزینه های خود صرفه جویی کنید.

با ظهور منابع نور کم مصرف در بازار، مردم شروع به تعجب کردند که کدام یک بهتر هستند و آیا ارزش تعویض لامپ های قدیمی ایلیچ را دارد یا خیر. در مرحله بعد، سعی می کنیم با ارائه جداول، برخی بررسی های تئوری و ویدئویی، دقیق ترین مقایسه لامپ های رشته ای و LED را انجام دهیم! برای این کار معیارهای مختلفی به ترتیب در نظر گرفته می شود که از ویژگی های عملکردی گرفته تا شاخص های پس انداز را شامل می شود.

کمی تاریخ

برای اینکه شما تفاوت ظاهری هر دو گزینه و بر این اساس تفاوت در پیشرفت علمی و فناوری را درک کنید، حقایق زیر را در مورد مقایسه لامپ های رشته ای و LED تا تاریخ اختراع ارائه می دهیم:

• اولین منبع نور (با رشته تنگستن) در سال 1890 توسط مهندس روسی الکساندر نیکولاویچ لودیگین به ثبت رسید. در عین حال، اختراع 11 جولای 1874، لامپ رشته ای را می توان اولین تلاش دانست.
• در مورد LED، اولین LED که درخشش آن قابل مشاهده بود در سال 1962 اختراع شد. مردی که اختراع کرد روشنایی LED- نیک هولونیاک، دانشمند آمریکایی.

همانطور که می بینید، حتی اگر تاریخ اختراع گزینه های جایگزین را با هم مقایسه کنیم، می توانید تفاوت زیادی را در تقریبا یک قرن مشاهده کنید. با این وجود، قدیمی‌ترین لامپ هنوز «برای مکانی در زیر خورشید می‌جنگد» که این مزیت بزرگ آن است.

قدرت و نور خروجی

اولین قدم انجام محاسبات است. یکی از شاخص های کلیدیمحاسبه نور خروجی دستگاه است. در یک لامپ قدیمی تر، خروجی نور بین 8-10 Lm / W متغیر است. در مورد LED ها، بازده خروجی نور آنها معمولاً در محدوده 90-110 lm / W است، اگرچه مدل هایی با رقم 120-140 Lm / W وجود دارد. از مقادیر بالا می توان دریافت که از نظر لومن، LED ها بهتر از گزینه جایگزین 7-12 بار.

برای اینکه متوجه شوید این موضوع چگونه بر مقایسه لامپ های رشته ای و منابع نور LED از نظر قدرت تأثیر می گذارد ، جدول مربوطه را ارائه می دهیم:

مشاهده می شود که قدرت دیودها 5 برابر کمتر است و در عین حال بازده و روشنایی لومینسانس تقریباً یکسان خواهد بود.

برای محاسبه مستقل خروجی نور یک لامپ، به شار نورانی آن نیاز دارید (که روی بسته بندی در "Lm" تقسیم بر توان "W" نشان داده شده است)، در نتیجه مقدار مورد نظر را دریافت خواهید کرد. به عنوان مثال، اگر شار نوری LED 1000 لومن و قدرت 13 وات باشد، خروجی 76.9 lm / W خواهد بود.

بررسی ویدیویی تفاوت قابل توجه در شار نوری

تفاوت در روشنایی

اتلاف حرارت

نکته دوم، نه کمتر مهم در مقایسه لامپ های LED و لامپ های رشته ای، انتقال حرارت از محصول است. لامپ شیشه ای یک لامپ رشته ای می تواند تا 250 درجه گرم شود (اگرچه معمولا دما در محدوده 170 است). به همین دلیل است که چنین محصولاتی خطرناک هستند و استفاده از آنها هنگام نصب سیم کشی برق در خانه های چوبی توصیه نمی شود. علاوه بر این، لامپ های ایلیچ در صورتی که قبل از آن مدت زیادی کار کرده باشند، به سختی از کارتریج باز می شوند (ممکن است بسوزید). LED ها در این زمینه خود را بهتر از همه گزینه های موجود ثابت کرده اند. حداکثر دمای گرمایش آنها از 50 درجه تجاوز نمی کند که امکان استفاده از آنها را در هر اتاقی فراهم می کند.

طول عمر

اما این نشانگر یکی از مزایای اصلی دیودها در مقایسه با لامپ های رشته ای است. طبق گفته سازندگان، این منابع نوری می توانند بیش از 50000 ساعت دوام بیاورند. برای لامپ های منسوخ، عمر مفید معمولاً از 1000 ساعت تجاوز نمی کند که 50 برابر کمتر است. به دلایل اقتصادی، بهتر است یک لامپ گران قیمت اما با دوام یک بار خریداری کنید تا اینکه هر چند ماه یک بار یک محصول ارزان قیمت را عوض کنید.

در اینجا نیز یک نکته ظریف وجود دارد که باید از آن آگاه باشید. دوام بالای LED ها مقدار دقیقی نیست. واقعیت این است که دیودها به مرور زمان محو می شوند (تخریب می شوند)، بنابراین پس از 40000 ساعت دیگر نمی توانید از درخششی که بلافاصله پس از خرید بود لذت ببرید. می توانید از مقاله ما بیشتر در مورد آن بیاموزید.

بهره وری

هنگام انتخاب محصولات باید کارایی را نیز در نظر گرفت. راندمان نشان می دهد که چه مقدار الکتریسیته به نور و چه مقدار به انرژی حرارتی تبدیل می شود (به همین دلیل است که لامپ گرم می شود). راندمان حدود 90 درصد است که در مقایسه با جایگزینی که در آن تنها 7-9 درصد الکتریسیته وارد نور می شود بسیار بالا است.

دوستی با محیط زیست

متأسفانه بسیاری به حفظ اکولوژی محیط زیست توجه لازم را ندارند. مردم لامپ های فلورسنت را داخل سطل های زباله می اندازند، علیرغم اینکه وقتی لامپ می شکند، جیوه تبخیر می شود که هم به طبیعت و هم به سلامت اطرافیان آسیب می رساند.

در این راستا، مقایسه لامپ های رشته ای و LED هیچ گزینه ای را در پیشرو ندارد. هم دیودها و هم لامپ شیشه ای را می توان به سادگی و بدون دفع خاصی در سطل زباله انداخت.

عقیده ای وجود دارد که لامپ ایلیچ اشعه مادون قرمز و فرابنفش ایجاد می کند و بر سلامت انسان تأثیر منفی می گذارد. از این نظر لامپ های ال ای دی کاملا ایمن هستند.

قیمت

و البته جالب ترین سوالی که کاربران اغلب می پرسند این است که خرید ال ای دی چقدر سود دارد، زیرا قیمت آنها بسیار بیشتر است. تا به امروز، در انجمن های اینترنت، می توانید نظرات زیادی را بخوانید که صرفه جویی در لامپ های LED را رد یا توجیه می کند. پایین ترین قیمت یک لامپ دیود با کیفیت 300 روبل است، در حالی که قیمت جایگزین 20-25 روبل است. در اینجا شما قبلاً باید به طور مستقل آنچه را که برای شما مهمتر است تجزیه و تحلیل کنید - عمر طولانی و نرخ بهره وری بالا یا ارزان بودن و پرداخت اضافی. بر این اساس می توان مقایسه ای برای صرفه جویی در هزینه انجام داد. قدرت دیودها 7-8 برابر کمتر است، قیمت 10 برابر بیشتر است. عمر سرویس را در نظر بگیرید و حتی بدون محاسبات خاص، می توانید درک کنید که خرید چه چیزی سودآورتر است لامپ های ال ای دی. مقایسه مقرون به صرفه بودن لامپ های LED و لامپ های رشته ای را در جدول زیر به وضوح مشاهده می کنید:

سایر شاخص ها

من همچنین می خواهم بر اساس جداول، لامپ های رشته ای و LED را بر اساس موارد زیر مقایسه کنم:

• قدرت فعلی؛
• تردی؛

شاخص های فنی و اقتصادی تجهیزات

TEC یک چراغ به طور قابل توجهی تحت تأثیر نوع و کیفیت سیستم های نوری چراغ قرار می گیرد. سطح کارایی به ضریب قدرت بالاست و بازده نوری دستگاه و همچنین وضعیت اپتیک بستگی دارد. تعدادی از تجهیزات داخلی و اکثر نمونه های خارجی دارای ضرایب بالایی هستند. با این حال، مهم نیست که چقدر این شاخص ها خوب باشند، اپتیک ها (پوشش شفاف، عدسی پراکنده یا همگرا و بازتابنده های بازتابنده) در حین کار کثیف می شوند، تغییرات قابل توجهی در ساختارهای سطحی ایجاد می کنند که منجر به بدتر شدن پارامترها می شود. این بیانیه برای همه انواع چراغ ها، صرف نظر از استفاده یا عدم استفاده از بالاست، صدق می کند.

در فیکسچرهای جدید، بازده نوری از 60 تا 95 درصد متغیر است. در نتیجه مشاهدات عملی و معاینات آزمایشگاهی خاص، مشخص شد که در طول مدت 1 سال بهره برداری، بازده نوری به 35٪ مقدار اولیه کاهش می یابد (با سطح اصلی تلفات در همان روزهای اول بهره برداری اتفاق می افتد. ). در عرض 2 سال، اپتیک ها بین 50 تا 65 درصد از سطح کارایی اولیه خود را از دست می دهند.

دستگاه های مشاهده شده در خارج از منزل (نورپردازی خیابان) در قلمرو جمهوری تاتارستان در شرایط عادی غیر شدید کار می کردند. واضح است که اگر شرایط عملیاتی شامل عملکرد تجهیزات روشنایی در شرایط افزایش آلودگی گرد و غبار یا گاز باشد، بازده نوری با سرعت بیشتری کاهش می یابد.

*اندازه گیری خواص نوری و الکتریکی توسط متخصصان GC "TATLED" بر روی پایگاه خود انجام شد.

(شار نوری، Ф؛ توزیع کل شار نوری بر روی هر ۲ سطح از شدت نور یا زاویه تابش در الگوی تابش، Ф (Ω)،

داده های مربوط به تجهیزات اندازه گیری در پیوست 1.

به عنوان یک قاعده، وظیفه محافظت از لامپ ها (به ویژه حجم داخلی آنها) از عوامل محیطی نامطلوب توسط سازندگان تجهیزات روشنایی با آب بندی بین محفظه دستگاه های روشنایی بسته و شیشه های محافظ و همچنین آب بندی نقاط ورودی سیم حل می شود.

با این حال، پس از مطالعه دقیق تر مشکل، مشخص شد که این برای اطمینان از عایق بندی مناسب حجم داخلی لامپ کافی نیست. با توجه به قوانین ترمودینامیک، در دستگاه های نور بسته، اثر "تنفس" مشاهده می شود که با تغییر فشار هوا موجود در حجم جدا شده داخلی دستگاه نور همراه است. هنگامی که منبع نور دستگاه روشن می شود و هوای موجود در داخل دستگاه گرم می شود، فشار افزایش می یابد و با خاموش شدن آن، فشار کاهش می یابد. در نتیجه حتی یک نقص آب بندی نامحسوس، هوای آلوده به داخل حفره داخلی لامپ مکیده می شود. این پدیده نشان دهنده احتمال نشستن گرد و غبار، الیاف و ذرات خورنده بر روی لامپ لامپ، بازتابنده، سطح داخلی، شیشه محافظ، دیفیوزر و مجموعه های تماس لامپ است. در نتیجه، ظرفیت روشنایی وسایل کاهش می‌یابد و خود آنها در مدت کوتاهی از کار می‌افتند (به عنوان مثال، در برخی از مناطق تولید متالورژی، وسایل روشنایی سالانه تعویض می‌شوند و هزینه راه‌اندازی سیستم روشنایی را به میزان قابل توجهی افزایش می‌دهند).

لامپ های ال ای دی فاقد معایب فوق هستند. واقعیت این است که LED های مورد استفاده در چنین لامپ هایی نیازی به بازتابنده بازتابنده ندارند.

در دستگاه های روشنایی با استفاده از منابع نور معمولی، یک بازتابنده بازتابنده تعبیه شده است که همیشه نمی توان شکل آن را مطابق با الزامات توزیع نور ساخت. برخلاف لامپ های معمولی، دستگاه های LED از منابع نوری استفاده می کنند که انرژی نور را نه در همه جهات، بلکه در یک جهت ساطع می کنند. جهت و شدت شار نور توسط محل محورهای ساطع کننده نور در یک جهت معین و تعداد آنها کنترل می شود. زاویه باز شدن تابش ساطع شده با استفاده از اپتیک ثانویه (میکرو لنز) تنظیم می شود.

بنابراین، لامپ LED از معایب ناشی از تلفات در سیستم های نوری استفاده شده توسط منابع نور همه جهته عاری است. یعنی نسبت لومن/وات لامپ های LED جذابیت بیشتری دارد.

لومن ها جریان را در همه جهات اندازه گیری می کنند، یعنی. در یک زاویه ثابت 4pi. یک لومن برابر است با شار نوری ساطع شده از یک منبع همسانگرد نقطه ای، با شدت نوری برابر با یک کاندلا، در یک زاویه جامد یک استرادیان (1 lm = 1 cd × sr)

استرادیان برابر است با زاویه جامد با راس در مرکز کره ای به شعاع R، که بر روی سطح کره مساحتی برابر با مساحت مربع با ضلع R (یعنی R²) برش می دهد. . اگر چنین زاویه جامدی به شکل یک مخروط دایره ای باشد، زاویه باز شدن آن تقریباً 65.541 درجه یا 65 درجه 32'28 اینچ خواهد بود.

اگر فرض کنیم که مخروط محاسبه شده مستقیماً به سمت جسم روشن شده باشد، بقیه انرژی نور از طریق بازتابنده یا عدسی های نوری وارد سطح روشن شده می شود.
Candela (از lat. candela - candle)، واحد شدت نور در سیستم بین المللی واحدها. نام: سی دی روسی، سی دی بین المللی. کاندلا (واحد شدت نور) شدت نور ساطع شده از سطح 1/600000 متر مربع از سطح مقطع یک قطره چکان کامل در جهت عمود بر این بخش در دمای تابش برابر با دمای انجماد پلاتین است. 2042 K) در فشار 101325 نیوتن بر متر مربع.

با توجه به موارد فوق، برای مقایسه TEC لامپ ها با یک منبع نور معمولی و یک لامپ LED، لازم است اصلاحی برای تفاوت در بازده سیستم های نوری ارائه شود.

به عنوان یک مثال خاص، دستگاه نورپردازی پرکاربرد RKU15-250 را با استفاده از یک لامپ DRL و یک لامپ LED در نظر بگیرید.

برای تعیین عملکرد واقعی روشنایی، محاسبات زیر را انجام می دهیم:

با توجه به اطلاعات سازنده، راندمان لامپ RKU15 65٪ است. منبع نور (لامپ DRL-250 (V)) دارای سطح شار نوری 13200 لومن است. سطح شار نوری که واقعاً توسط دستگاه ساطع می شود را دریافت می کنیم: 65٪ از 13200 lm = 8580 لومن.

همچنین لازم است تسریع از دست دادن سطح شار نور DRL در 1000 ساعت اول کار را در نظر گرفت. از نمودار زیر (طبق VNISI) می توان دریافت که در طول 1000 ساعت اول کار، سطح شار نور ساطع شده 15-20٪ از مقدار اولیه کاهش می یابد. از اینجا Fv = 6 864 لومن دریافت می کنیم. در طول دوره بعدی عملیات، تخریب با شدت کمتری رخ می دهد.

منحنی سطح شار نور ال ای دی های مورد استفاده در لامپ های ال ای دی نیز دارای ویژگی غیر یکنواختی است. با این حال، همانطور که از نمودار زیر می بینید (به لطف OSRAM Opto Semiconductors)، پس از یک افت کوتاه، سطح به تدریج افزایش می یابد (دیودهای Golden Dragon به علاوه).

نمودار هزینه مالکیت ابزار 5 ساله

داده ها با در نظر گرفتن هزینه ثابت برق ارائه شده است. با توجه به افزایش تعرفه های پیش بینی شده توسط وزارت توسعه اقتصادی، نقطه تلاقی منحنی های سطح هزینه زودتر از دوره به دست آمده توسط محاسبات (احتمالاً 4 سال) خواهد آمد.

نمونه ای از استفاده از لامپ های DRL و لامپ های LED برای روشنایی جاده ها. به لطف توزیع منطقی انرژی نور، بستر راه که توسط لامپ های LED روشن می شود (تصویر سمت چپ) به طور یکنواخت سیل می شود.

نتیجه‌گیری: ویژگی‌های نوری چراغ‌های LED از نظر پارامترهای روشنایی نسبت به لامپ‌های دارای منابع نور معمولی برتری محسوسی دارد.

تجهیزات کنترل استارت (PRA).

چرخ دنده کنترل (بالاست) محصول خاصی است که کارکرد منبع نور را شروع و حفظ می کند.

از نظر ساختاری، چرخ دنده کنترلی را می توان به صورت یک بلوک منفرد یا چندین بلوک جداگانه ساخت.

با توجه به نوع منبع نور، بالاست ها به موارد زیر تقسیم می شوند:

• دنده کنترل لامپ های تخلیه گاز
• بالاست برای لامپ های هالوژن (ترانسفورماتور)
• بالاست برای LED (درایورهای LED)

با توجه به نوع دستگاه و عملکرد بالاست عبارتند از:

• الکترومغناطیسی (EMPRA)
• الکترونیکی (بالاست الکترونیکی)

کارایی دستگاه های روشنایی، علاوه بر پارامترهای اپتیک، به طور قابل توجهی تحت تأثیر پارامتر ضریب توان بالاست است.

برای دنده کنترل لامپ تخلیه، این پارامتر (طبق گفته سازندگان) از 0.6 تا 0.9 است. امروزه موثرترین بالاست های الکترونیکی هستند، زیرا با کمک الکترونیک می توان توانایی احتراق و کنترل درخشش را در مقایسه با چوک های القایی بسیار کارآمدتر انجام داد. چرخ دنده های کنترلی برای لامپ های تخلیه برای مدت طولانی تولید شده است و علیرغم بهبود مداوم، برای مصرف کنندگان شناخته شده است، بنابراین در این مقاله به تفصیل در نظر گرفته نشده است.

در چراغ های LED، بالاست (درایور LED) عملکرد تثبیت کننده DC، تثبیت کننده های ولتاژ و کاهش نور (تخصصی) را انجام می دهد.

رانندگان را می توان به دو گروه اصلی تقسیم کرد:

1. منبع تغذیه LED با جریان خروجی تثبیت شده ثابت (درایورهای LED) - طراحی شده برای تغذیه LED ها (یا لامپ های LED) متصل به صورت سری.

2. منابع تغذیه با ولتاژ ثابت تثبیت شده (ترانسفورماتورهای LED) - طراحی شده برای تغذیه گروه های LED که قبلاً به مقاومت محدود کننده جریان، معمولاً نوارهای LED، خط کش ها یا پانل ها مجهز شده اند.

علاوه بر این، از آنجایی که صنعت LED های طراحی شده برای مقادیر مختلف جریان نامی تولید می کند، درایورهای LED نیز بر اساس این پارامتر تقسیم می شوند.

رایج ترین مقادیر جریان 350 و 700 میلی آمپر هستند.

ضریب قدرت درایورهای LED اکثر سازندگان 0.95 است. یک LED واحد به ولتاژ ثابت 2-4 ولت و چندین ده میلی آمپر جریان نیاز دارد. مجموعه ای از LED ها به ولتاژ بالاتری نیاز دارند. درایور LED منبع این ولتاژ است. این منبع تغذیه خانگی 110-240 ولت AC را به منبع تغذیه DC ولتاژ پایین برای سیستم های LED تبدیل می کند.

کیفیت چرخ دنده کنترل برای LED ها منوط به افزایش نیاز است، زیرا LED ها، به عنوان یک دستگاه نیمه هادی، بسیار خواستار کیفیت منبع تغذیه هستند. انحراف از پارامترهای مشخص شده در محدوده 2-5٪ تأثیر چشمگیری بر روشنایی و خواص الکتریکی LED ها دارد و می تواند منجر به کاهش قابل توجه در طول عمر کریستال یا فسفر شود.

با توجه به موارد فوق، واضح است که کیفیت بالاست برای LED ها در ابتدا بالا بوده و بر این اساس محصولی با راندمان بالا است.

اکثریت قریب به اتفاق تولید کنندگان مقادیر اعلام شده از 0.90 تا 0.95 هستند. اندازه گیری های ساده این مقادیر را تایید می کند.

برای کاهش نور (تغییر روشنایی LED ها)، به عنوان یک قاعده، از اصل مدولاسیون عرض پالس (PWM) استفاده می شود.

از نظر کارایی و درجه اطمینان، بالاست برای لامپ های تخلیه و بالاست برای لامپ های LED تنها در کیفیت مدار و پایه عنصر استفاده شده با هم تفاوت دارند که در نهایت نشان دهنده تفاوت در قیمت تمام شده محصول است. بالاست های با کیفیت و گران قیمت انواع مختلف چراغ ها به یک نشانگر واحد (نزدیک به 1) نزدیک می شوند.

در پیوست 2 و ضمیمه 3، بررسی سازمان هایی که لامپ های LED را به عنوان نمونه اولیه معرفی کرده اند.

نتیجه‌گیری: تأثیر راندمان بالاست بر بازده کلی دستگاه روشنایی برای لامپ‌های تخلیه و برای لامپ‌های LED تفاوت محسوسی ندارد و تنها به دلیل قیمت محصول است.

←