Светодиоды 10 Вт характеристики

Содержание

Соотношение мощности ламп накаливания и светодиодных ламп

Большая часть пользователей переходит на использование люминесцентных лампочек. Новые устройства заменяют классические лампы накаливания. Светодиоды долговечнее, экономичнее, имеют несколько вариантов свечения: дневной, теплый и холодный свет. Разный дизайн и размеры помогают разнообразить интерьер. Мощность светодиодных ламп отличается от показателей лампочек Ильича. Чтобы выбрать замену, необходимо уточнить некоторые данные и сравнить с разработанной таблицей.

Преимущества использования светодиодных приборов

Лампы на основе энергосберегающих светодиодов с каждым годом приобретают большую популярность. Данной тенденции способствует значительное число плюсов, которыми обладают люминесцентные устройства. К основным относятся:

  • срок эксплуатации;
  • увеличенная светоотдача;
  • экологичность (отсутствуют некоторые опасные элементы);
  • сниженный уровень энергопотребления.

Подобные преимущества выводят инновационные лампочки в «лидеры», а через некоторое время заменят привычные лампы полностью. Однако для каждого пункта есть некоторые оговорки.

Производители заявляют, что светодиоды расходуют электроэнергии меньше в 9 раз. В большинстве случаев данное утверждение является обычным рекламным трюком. Особенно это касается дешевых «китайских» аналогов (обычно идут без маркировки, лицензионных отметок, имеют заниженную стоимость).

Долговечность – около 30-40 тысяч часов при нормальном режиме использования. Данные значения получают в условиях лабораторных испытаний. В искусственно созданной среде лампы не нагреваются выше 25° по Цельсию. На практике температура может достигать 75° по Цельсию, поэтому отношение периодов службы меньше.

Таблица соответствия мощности и светового потока

При смене лампочек необходимо учитывать соответствие мощности ламп накаливания и светодиодных, а также силе светового потока. Характеристики измеряются в одинаковых величинах. Чтобы сориентироваться в показателях и корректно перевести значения, можно руководствоваться следующей таблицей соотношений.

лампочка Ильича (Вт)светодиоды (Вт)сила потока (Лм) – значение приблизительное
202-3250
404-5400
608-10700
7510-12900
10012-151200
15018-201800
20025-302500

Ориентируясь на данные показатели, можно подобрать лампочку для замены. Например, лампе накаливания на 60Вт соответствует светодиодная лампа на 7Вт – чтобы пересчет был правильный, ориентируются по данным на упаковке. С другой стороны требуется учитывать общие характеристики и условия эксплуатации.

Представленные значения свидетельствуют об одном из главных преимуществ светодиодов – экономической выгоде.

Расчет оптимальной мощности светодиодных ламп

Перед ремонтом, установкой электропроводки и светильников необходимо рассчитывать номинальные показатели мощности, чтобы избежать перегорания устройств, замыканий и других неполадок. Для определения конечных данных требуется знать:

  • уровень естественного освещения – А;
  • площадь помещения (комнаты, например) – В;
  • общее число осветительных приборов – С;
  • силу светового потока – D.

Чтобы посчитать световой поток, использую формулу: D = А * В / С. Уровень освещенности просчитывается следующим образом: А = С * D / В.

На каждый квадратный метр необходимо определить расположение ламп в комнате, чтобы захватить все пространство. При этом эффективность светодиодов максимальна в радиусе угла в 120°.

Сравнение мощности светодиодных ламп

Перед заменой лампочек необходимо изучить общие характеристики. Сравнение плюсов и минусов позволит подобрать нужную модель. Долговечность, яркость, мощность уличных светодиодных светильников отличаются от ламп накаливания и люминесцентных. Лампы в основном используются в темное время суток, поэтому желательно, чтобы свет был мягким – обычно выбирают теплый, желтоватый. Такой свет исходит от классических изделий Ильича, но они не отличаются длительным сроком эксплуатации. Важны и другие характеристики.

Сравнение с лампами накаливания

Светоотдача – один из основных показателей. Для ламп накаливания предел 8-10 Лм/Вт, светодиодов – 90-110 Лм/Вт, некоторые модели имеют показатели 120-140 Лм/Вт. Разница составляет не менее 8-12 раз. Мощность светодиодов ниже в 5 раз, однако яркость свечения остается на таком же уровне.

Теплоотдача – не менее важная характеристика. Стекло классических изделий нагревается до 170-250° по Цельсию. Поэтому они считаются наиболее пожароопасными, не рекомендуется установка в деревянных домах. Максимальная температура нагрева светодиодов – 50° по Цельсию.

Срок эксплуатации неравный и является одной из главных причин замены. По заявлению производителя светодиодные лампы работают около 30-35 тысяч часов при правильных условиях использования.

КПД – коэффициент полезного действия – это показатель, который показывает, какое количество потребляемой электроэнергии преобразовывается в свет, а какое в тепло. У светодиодов показатель самый высокий и равен 90%, для ламп накаливания – только 7-9%.

Сравнение с галогенными лампами

Для замены лампы в светильнике на галогеновое изделие не потребуется много времени и усилий. Свет получается теплым, приближенным к дневному, солнечному. При этом стоимость изделий приемлемая, доступная большинству покупателей. Поэтому производство и потребление остаются на высоком уровне. Чаще галогены встречаются в автомобильных фарах.

КПД низкий –15%. Электроэнергия уходит на нагревание и поддержание накала. Средний срок эксплуатации составляет 2000 часов. Показатель напрямую зависит от частоты включений. В некоторых случаях требуется установка дополнительного оборудования – специальных диммеров, которые обеспечивают плавное переключение и продлевают период службы.

Сравнение с люминесцентными источниками света

Основная разница – принцип работы устройств. Люминесцентные работают за счет паров ртути. Под воздействием электрического тока вещество разогревается, возникает ультрафиолетовое свечение, которое заряжает люминофор (специальное химическое соединение). Оно светится, создавая разный спектр освещения.

В светодиодах также присутствует люминофор, которым покрываются кристаллы. Под воздействием тока светится полупроводник, цвет всегда синий.

Главное различие – величина КПД. В светодиодах не используются дополнительные элементы, поэтому показатель данных изделий всегда выше.

Причины различий

Различия ламп обусловлены строением устройств. Лампочка Ильича работает за счет нагревания вольфрамовой нити, свечение получается желтым. Лампы последнего поколения имеют другой подход – свет образовывается после активации различных химических соединений (люминофора).

Дополнительное преимущество – технологии позволяют получать свет разных оттенков (дневной, теплый, холодный). Различные диаметры цоколей позволяют быстро подобрать оптимальный вариант для замены.

Лампочки Ильича имеют ограниченное число размеров и диаметров цоколей. Некоторые современные модели подходят не для всех типов лампочек. Поэтому при покупке следует внимательно изучать технические параметры приборов.

Уловки производителей

За последние годы производство лампочек выросло, изменились и некоторые характеристики. Например, в 2014 году лампа на 10 Ватт выдавала световой поток в размере 1000 Лм. Изделия 2012-2013 годов имеют показатели не более 700-800. Производители предпочитают не упоминать подобные нюансы. Выбирать следует те, у которых значение потока выше (указывается на упаковке, измеряется в Лм).

Срок эксплуатации, отмечаемый на заводских коробках, завышают. Помимо периода службы указывают завышенные значения светового потока. Например, один производитель указывает показатели в 8 Вт и 650 Лм, а другой – 8 Вт 1000 Лм. Во втором случае цифры преувеличены.

Другая ситуация – занижение характеристик. Это значит, что указать могут мощность 5 Вт, а по факту лампочка на 7 или 8 Вт. Потребление электричества получается высоким, а КПД гораздо ниже. Избежать подобных ситуаций можно, если приобретать лампочки в точках продаж, которые уже проверены. Можно почитать отзывы в интернете, уточнить у знакомых.

Читайте также:  Селектор входов и выходов умзч на микроконтроллере

Потребляемая мощность

Основная причина замены лампочек Ильича на светодиодные – экономия потребляемой электроэнергии. Значение ламп накаливания колеблется в пределах 40-100 Вт. Для светодиодов этот показатель ниже в 10 раз. Это значит, что при одинаковом уровне светового потока светодиодные изделия расходуют меньшее количество электрического напряжения.

Светодиодные лампы с каждым днем становятся более востребованными. При покупке учитывают репутацию производителя, магазина. По характеристикам изделий учитывают необходимую мощность (в эквивалентах согласно таблицам), уровень светимости, размеры цоколей. Чтобы экономия оказалась действительной, рекомендуется приобретать лампы с расчетом значений электропроводки и количества электротехнических приборов.

Срок эксплуатации лампочек со светодиодами выше других. Необходимый показатель – качество работы в течение периода. По итогу лабораторных испытаний выяснилось, что с течением времени сила светового потока падает. Мощность потребления электрической энергии остается на прежнем уровне, но свечение меркнет. При постоянном использовании разницу заметить сложно. Но если заменить служившую лампу новой, отличие будет очевидным.

Светодиод 1 Вт: характеристика LED лампы на 1 W

Применение светодиодов в разных областях техники и благоустройства постоянно расширяется. Огромное преимущество LED элементов перед другими видами осветительных устройств по достоинству оценивается специалистами и рядовыми пользователями.

Среди всех существующих видов выделяется один — светодиод 1 Вт, который демонстрирует высокие показатели и занимает лидирующее положение среди остальных конструкций. Рассмотрим этот тип внимательнее.

Характеристика и маркировка мощных светодиодов 1w

Светодиоды мощностью 1 Вт — это группа твердотельных полупроводниковых приборов, обладающих следующими параметрами:

  • прямое напряжение — 2-4 В;
  • сила тока — до 350 мА;
  • световой поток — 20-120 Лм;
  • угол рассеивания — 120°;
  • мощность рассеивания — 1 Вт;
  • срок службы — до 50000 часов;
  • диапазон температуры — от -40° до + 80°;
  • варианты цвета — белый, теплый белый, желтый, красный, зеленый, синий.

Это общие для всех элементов группы показатели, которые определяются уровнем мощности светодиодов.

Маркировка элементов расшифровывается следующим образом:

1W R 3.4v 50-90LM 520-525nm G

R — необходим радиатор;

3.4v — напряжение питания;

50-90LM — величина светового потока;

520-525nm — длина световой волны в нанометрах;

G — зеленый цвет свечения (Green).

Все элементы отличаются низким энергопотреблением и высокой надежностью. В течение всего продолжительного срока службы степень деградации светодиодов остается невысокой, проявляясь только на последних стадиях выработки ресурса.

Полярность

Подключение светодиодов необходимо производить в соответствии с полярностью. Это требование относится ко всем полупроводниковым приборам, и в раной степени затрагивает светодиодные устройства. Обычно анод и катод визуально отмечаются на корпусе прибора, но есть и другие способы определить их расположение:

  • мультиметром, переведенным в режим омметра. При неправильном присоединении щупов стрелку зашкалит, а если поменять их местами, будет отображено сопротивление элемента. Этот вариант подключения — правильный. У современных тестеров есть режим «проверка диодов», который делает проверку еще проще;
  • кратковременной подачей питания. Этот вариант допустим, если под рукой есть аккумулятор или батарейка с напряжением не больше 4 В. Оптимальный вариант — устройство с плавным изменением напряжения (лабораторный трансформатор). Если при подаче номинального напряжения светодиод не загорелся, значит, подключение неправильное;
  • визуальным осмотром. Большинство элементов имеют на корпусе специальные отметки — плоские площадки, обозначающие катод, разная длина ножек (анод длиннее). На мощных светодиодах (1 ватт и выше) определить полярность проще всего — обычно она отмечена значками «+» и «-».

Важно! Если включить светодиод с нарушением полярности, ничего страшного не произойдет, он просто не загорится. Однако, придется перепаивать один или несколько элементов, по ошибке установленных с нарушением полярности. Проще сразу выяснить правильное положение контактов.

Конструкция и угол рассеивания света

Светодиоды 1 Вт представляют собой сложные устройства, требующие высокотехнологичных методик производства. Они изготавливаются из разных материалов:

  • корпус — металл или термоустойчивый пластик;
  • линза — кварцевое стекло или специальный эпоксидный компаунд.

Основным элементом светодиода служит излучающий кристалл. Он устанавливается на медном основании, вмонтированном в корпус. Для организации светового пучка правильной формы вокруг него установлен рефлектор, обеспечивающий компактность и направление потока. Сверху на эластичном силиконовом слое устанавливается «плавающая» линза. Отсутствие жесткого крепления позволяет ей без деформаций или разрушения переносить тепловые расширения разнородных материалов.

Помимо корпуса большинство элементов имеют дополнительные теплоотводы из алюминия в форме звезды (они называются «Star»). Есть также круглые теплоотводы большого размера, рассчитанные на монтаж нескольких светодиодов. Есть также платы, лишенные собственных теплоотводов, корпус которых называется «Emitter».

Угол рассеивания — важный показатель, определяющий степень раскрытия светового конуса. он возникает при излучении кристаллом потока, отраженного рефрактором и усиленного линзой. Не следует считать, что этот конус имеет четко очерченную границу. Его пределами считается угол, стороны которого имеют световой поток, вдвое меньший, чем на осевой линии прибора. Чем меньше угол рассеивания, тем выше световой поток и яркость свечения. В то же время, эффективность покрытия площади будет ниже.

Считается, что наиболее качественными устройствами являются светодиоды с большим углом рассеивания, поскольку они могут использоваться для общего освещения помещений. Приборы LED 1W относятся к этой группе и демонстрируют высокие значения угла раскрытия — от 120° и выше.

Cхема подключения мощного светодиода

Для подключения мощных светодиодов необходимо качественно стабилизированное напряжение. Это важно, так как повышенные значения губительны для конструкции и быстро выводят прибор из строя. Слишком низкое напряжение также нежелательно, так как при нем резко падает световой поток и яркость свечения.

Интересно! Поэтому для правильного подключения необходим стабилизатор, в качестве которого рекомендован ИСН LM 317. Он включается в анодную цепь источника питания — плюс источника соединяется с контактом 3 стабилизатора, контакт 1 подсоединяется к аноду светодиода. Минус питания подключают к катоду LED лампы.

Помимо этого, на контакты 1 и 2 стабилизатора устанавливается балластный резистор, обеспечивающий ограничение по току. Такая схема позволяет выровнять режим работы светодиода, продлить его срок службы и получить от устройства максимальные эксплуатационные показатели.

Основные выводы

Среди большого количества моделей и разновидностей светодиодов, использующихся в различных прикладных областях, конструкции мощностью 1 Вт являются наиболее распространенными и популярными.

Они имеют высокие эксплуатационные и технические показатели, демонстрируют качество и долговечность работы. Параметры, которыми обладают LED светильники, намного превосходят все альтернативные источники света.

Основной особенностью является потребность в качественном теплоотведении, поэтому при монтаже используются специальные радиаторы.

Свои мнения о качестве и возможностях светодиодов 1 Вт излагайте в комментариях.

Технические характеристики и параметры светодиодов

Существует множество светодиодов различных форм, размеров, мощностей. Однако любой светодиод — это всегда полупроводниковый прибор, в основе которого – прохождение тока через p-n-переход в прямом направлении, вызывающее оптическое излучение (видимый свет).

Принципиально все светодиоды характеризуются рядом конкретных технических характеристик, электрических и световых, о которых мы и поговорим далее. Данные характеристики вы сможете найти в даташите (в технической документации) на светодиод.

Электрические характеристики — это: прямой ток, прямое падение напряжения, максимальное обратное напряжение, максимальная рассеиваемая мощность, вольт-амперная характеристика. Световые параметры — это: световой поток, сила света, угол рассеяния, цвет (или длина волны), цветовая температура, световая отдача.

Прямой номинальный ток (If – forward current)

Номинальный прямой ток — это ток, при прохождении которого через данный светодиод в прямом направлении, производитель гарантирует паспортные световые параметры данного источника света. Другими словами, это рабочий ток светодиода, при котором светодиод точно не перегорит, и сможет нормально работать на протяжении всего срока эксплуатации. В этих условиях p-n-переход не будет пробит и не перегреется.

Читайте также:  Светодиоды направленного свечения

Кроме номинального тока есть еще такой параметр, как пиковый прямой ток (Ifp – peak forward current) – максимальный ток, который можно пропускать через переход лишь импульсами длительностью по 100 мкс при коэффициенте заполнения не более DC = 0.1 (точные данные – см.даташит). Теоретически максимальный ток — это предельный ток, который кристалл может выдерживать лишь кратковременно.

На практике величина номинального прямого тока зависит от размера кристалла, от типа полупроводника, и лежит в диапазоне от единиц микроампер до десятков миллиампер (для светодиодных сборок типа COB — еще больше).

Прямое падение напряжения (Vf – forward voltage)

Прямое падение напряжения на p-n-переходе, вызывающее номинальный ток светодиода. Напряжение прикладывается к светодиоду так, что анод имеет положительный потенциал относительно катода. В зависимости от химического состава полупроводника, от длины волны оптического излучения, различаются и прямые падения напряжения на переходе.

Кстати, по прямому падению напряжения можно определить химический состав полупроводника. А вот приблизительные диапазоны прямых падений напряжений для различных длин волн (цветов света светодиодов):

Инфракрасные светодиоды с длиной волны более 760 нм на базе арсенида галлия имеют характерное падение напряжения менее 1,9 В.

Красные (например галлия фосфид — от 610 нм до 760 нм) — от 1,63 до 2,03 В.

Оранжевые (галлия фосфид — от 590 до 610 нм) — от 2,03 до 2,1 В.

Желтые (галлия фосфид, от 570 до 590 нм) — от 2,1 до 2,18 В.

Зеленый (галлия фосфид, от 500 до 570 нм) — от 1,9 до 4 В.

Синий (селенид цинка, от 450 до 500 нм) — от 2,48 до 3,7 В.

Фиолетовый (индия-галлия нитрид, от 400 до 450 нм) — от 2,76 до 4 В.

Ультрафиолетовый (нитрид бора, 215 нм) — от 3,1 до 4,4 В.

Белые (синий или фиолетовый с люминофором) — около 3,5 В.

Максимальное обратное напряжение (Vr – reverse voltage)

Максимальное обратное напряжение светодиода, как и любого светодиода, – это такое напряжение, при прикладывании которого к p-n-переходу в обратной полярности (когда потенциал катода больше потенциала анода) происходит пробой кристалла, и светодиод выходит из строя. Подавляющее большинство светодиодов имеют обратное максимальное напряжение в районе 5 В. Для сборок COB – еще больше, а для инфракрасных светодиодов бывает и до 1-2 вольт.

Максимальная мощность рассеяния (Pd – total power dissipation)

Эта характеристика измеряется при температуре окружающей среды в 25°C. Это та мощность (зачастую в мВт), которую корпус светодиода еще способен рассеивать непрерывно, и не перегорит. Она вычисляется как произведение падения напряжения на текущий через кристалл ток. Если это значение будет превышено (произведение напряжения на ток), то очень скоро кристалл будет пробит, произойдет его тепловое разрушение.

Вольт-амперная характеристика (ВАХ — график)

Нелинейная зависимость тока через p-n-переход от приложенного к переходу напряжения, называется вольт-амперной характеристикой (сокращенно – ВАХ) светодиода. Эта зависимость изображается в даташите графически, и по имеющемуся в распоряжении графику можно очень просто увидеть, какой ток при каком напряжении пойдет через кристалл светодиода.

Характер ВАХ зависит от химического состава кристалла. ВАХ оказывается очень полезна при проектировании электронных устройств со светодиодами, ведь благодаря ей можно без поведения практических измерений узнать, какое напряжение необходимо приложить к светодиоду, чтобы получить заданный ток. Еще с помощью ВАХ можно более точно подобрать к диоду токоограничительный резистор.

Сила света, световой поток (luminous intensity, luminous flux)

Световые (оптические) параметры светодиодов измеряются еще на стадии их производства, при нормальных условиях и на номинальном токе через переход. Температура окружающей среды принимается равной 25°C, устанавливается номинальный ток, и измеряются сила света (в Кд — кандела) или световой поток (в Лм — люмен).

Под световым потоком в один люмен понимают световой поток, испускаемый точечным изотропным источником с силой света, равной одной канделе, в телесный угол в один стерадиан.

Слаботочные светодиоды характеризуются непосредственно силой света, которая указывается в милликанделах. Кандела — это единица силы света, а одна кандела — это сила света в заданном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частотой 540·1012 Гц, энергетическая сила света которого в этом направлении составляет 1/683 Вт/ср.

Другими словами, сила света количественно отражает интенсивность светового потока в определенном направлении. Чем меньше угол рассеяния — тем больше будет сила света светодиода при одном и том же световом потоке. Например сверхъяркие светодиоды обладают силой света в 10 и более кандел.

Угол рассеяния светодиода (Viewing angle)

Эта характеристика часто описывается в документации на светодиоды как «двойной угол половинной яркости тэта», и измеряется в градусах (deg-degrees-градусы). Название именно таково, поскольку светодиод как правило имеет фокусирующую линзу, и яркость не по всему углу рассеяния получится равномерной.

Вообще этот параметр может лежать в диапазоне от 15 до 140°. У SMD светодиодов этот угол шире, чем у выводных собратьев. Например 120° для светодиода в корпусе SMD 3528 — это нормально.

Длина волны света (Dominant Wavelength)

Измеряется в нанометрах. Характеризует цвет излучаемого светодиодом света, который в свою очередь зависит от длины волны и от химического состава полупроводникового кристалла.

Инфракрасное излучение имеет длину волны более 760 нм, красный цвет — от 610 нм до 760 нм, желтый — от 570 до 590 нм, фиолетовый — от 400 до 450 нм, ультрафиолетовый — менее 400 нм. Белый свет выделяется при помощи люминофоров из ультрафиолетового, фиолетового или синего.

Цветовая температура (CCT – Color Temperature)

Данная характеристика задается в документации на белые светодиоды и измеряется в кельвинах (К). Холодный белый (около 6000К), теплый белый (около 3000К), белый (около 4500К) — точно показывает оттенок белого света.

В зависимости от цветовой температуры, цветопередача будет разной, и воспринимается человеком белый цвет с разной цветовой температурой — по разному. Теплый свет более комфортен, он лучше подойдет для дома, холодный — больше подходит общественным помещениям.

Для светодиодов, применяемых для освещения сегодня, данная характеристика находится в районе 100 Лм/Вт. Мощные модели светодиодных источников света превзошли КЛЛ, и достигают 150 и более Лм/Вт. По сравнению с лампами накаливания, светодиоды превосходят их по световой отдаче более чем в 5 раз.

В принципе, световая отдача численно показывает, насколько эффективен источник света в плане энергопотребления: сколько ватт требуется для получения определенного количество света — сколько люмен на ватт.

Светодиодные матрицы Edipower и EdiStar

Осветительные многокристальные источники света (светодиодные матрицы) Edipower предназначены для использования в системах освещения зданий и сооружений, архитектурной подсветке, освещении витрин, рекламе и сценических световых эффектах.

Источники света Edipower выпускаются с энергопотреблением 5, 10, 15, 20 Вт. Светодиодные матрицы серии EdiStar отличаются повышенной мощностью — 50 Вт и позволяют получить световой поток до 1800 лм.

Выпускаются светодиодные матрицы со следующими цветами излучения: белый, теплый белый, красный, оранжевый, зеленый, синий, а также полноцветные матрицы (RGB), прозволяющие динамически изменять цвет излучения.

Доступны следующие цвета излучения:

Светодиодные матрицы Edipower могут поставляться в исполнении Star — на тепропроводящем основании, имеющем контактные площадки и вырезы для крепежных винтов.

В процессе работы источники света Edipower (в том числе в исполнении Star) сильно нагреваются. Для обеспечения оптимального температурного режима (температура корпуса и теплоотводащей платы не более 60°C) следует использовать радиатор и теплопроводящие компаунды.
Документация: матрицы Edipower

Светодиодное освещение:











Электронные компоненты для разработки и производства. Харьков, Украина

радиошоп, radioshop, радио, радиодетали, микросхемы, интернет, завод, комплектующие, компоненты, микросхемы жки индикаторы светодиоды семисегментные датчики влажности преобразователи источники питания тиристор симистор драйвер транзистор, диод, книга, приложение, аудио, видео, аппаратура, ремонт, антенны, почта, заказ, магазин, интернет – магазин, товары-почтой, почтовые услуги, товары, почтой, товары почтой, каталог, магазин, Internet shop, база данных, инструменты, компоненты, украина, харьков, фирма Космодром kosmodrom поставщики электронных компонентов дюралайт edison opto светодиодное освещение Интернет-магазин радиодеталей г.Харьков CREE ATMEL ANALOG DEVICES АЦП ЦАП

Показатели температурной надёжности светодиодных светильников

Осторожно! Сделано в Китае

Прежде всего, следует отдать должное огромному разнообразию, отличному дизайну, простоте, продуманности и низкой цене изделий промышленности Поднебесной. Большой ассортимент созданных в Китае промышленных светодиодных светильников теперь доступен на рынке СНГ. Кроме того, предлагается немало светильников местной сборки, но созданных из китайских «конструкторов». Практически вся эта продукция определяется поставщиками как крайне надежная, работающая в самых сложных климатических условиях, в широком диапазоне питающих напряжений и, зачастую, почти в астрономическом диапазоне температур.

Закономерен вопрос, насколько можно доверять заявленным характеристикам и получит ли предприятие, использующее такие светильники, ожидаемую экономию?

В нашей компании была проведена большая работа по разработке, изготовлению и испытаниям светильников с модульными светодиодами COB (Chip on Board – кристалл на подложке, читается КОБ). Основная задача при этом – определение температурных режимов, обеспечивающих длительную эксплуатацию в диапазоне воздействия окружающей среды, которые установлены техническими условиями. Был разработан математический аппарат расчета радиаторов охлаждения. Температуры готовых изделий замерялись контактными и бесконтактными измерителями, в том числе тепловизором Fluke.

Сделаем небольшое отступление, чтобы пояснить значимость температурных режимов для работы осветительных светодиодов.

На модели десятиваттного светодиодного модуля белого света (Рис. 1) показаны основные составляющие. Излучающие синий свет кристаллы размещаются на массивной, обычно медной с покрытием серебром, подложке и залиты коллоидным раствором желтого люминофора. В светильнике модуль через тонкий слой теплопроводящей пасты монтируется на радиаторе, рассеивающем тепло в окружающую среду.

Рис. 1. Модель 10-ти ваттного светодиодного модуля

Максимальная указываемая разработчиками неразрушающая температура функционирования кристаллов обычно не превышает 135-150 °C. Но такой нагрев приводит к деградации структуры полупроводников и постепенному снижению светового потока. Для сохранения большей части потока при длительной эксплуатации температура кристаллов должна быть много ниже.

Так как непосредственное измерение температуры кристаллов затруднено, принято нормировать температуру подложки, учитывая тепловое сопротивление кристалл-подложка. Перепад температур между кристаллами и подложкой меняется в зависимости от мощности модуля, режимов охлаждения и внешних условий. В среднем перепад температур составляет примерно 20 °C.

На рисунке 2 приведен график работоспособности светодиодных модулей в зависимости от рабочей температуры по данным тайваньской компании «Huey Jann Electronics Industry», специализирующейся на выпуске светодиодных модулей COB. Сохранение 70% светового потока после 50 тыс. часов эксплуатации возможно, если температура подложки составляет не более 60 °C, а температура кристаллов, соответственно, не превышает 80 °C.

Каким должен быть охладитель, обеспечивающий такой режим работы? Речь, прежде всего, о пассивных радиаторах, рассеивающих тепло за счет естественной конвекции воздуха и излучения.

На теплоотвод влияет много факторов. Большое значение имеет температура окружающей среды. Но также важны ориентация радиатора в пространстве, конфигурация, материал и свойства поверхности радиатора и многое другое. Все эти параметры будут рассмотрены в другой раз. Пока ограничимся оценкой размеров радиатора относительно температуры окружающей среды.

Рис. 2. Зависимость работоспособности светодиодных модулей от температуры

Один из часто применяемых в китайских светильниках радиаторов показан на рисунке 3. Такие охладители обычно поставляют со светодиодными модулями от 30 до 150 Вт. Высота радиатора при установке 50-ти ваттного модуля – 100 мм, площадь поверхности 3480 см 2 . Указанные размеры даются большинством изготовителей светильников и рекомендуются производителями самих радиаторов.

Рис. 3. Экструдированный алюминиевый радиатор диаметром 160 мм

Расчеты показывают, что на этом радиаторе при 50-ти ваттной нагрузке и температуре окружающей среды 40 °C в наиболее благоприятном случае температура подложки достигнет 100 °C. Светильник будет работать некоторое время, но быстрое уменьшение светового потока сведет на нет все преимущества светодиодного освещения. Обеспечить нормируемые 50 тыс. часов работы возможно только в условиях температуры окружающей среды не выше 10-15 °C. Очевидно, что такой режим эксплуатации неприемлем. Еще хуже обстоят дела с рассеиванием большей мощности, так как рекомендуются и поставляются радиаторы с меньшим соотношением площади поверхности на ватт отводимой мощности.

Светильники с большим количеством маломощных светодиодов поверхностного монтажа здесь не рассматриваются. Их применение гораздо важнее не в промышленном, а в офисном или бытовом приложении. Можно только отметить, что хотя они имеют несколько иные характеристики, проблемы теплоотвода и эксплуатации на предельных температурах присутствуют и там, и зачастую в гораздо большей степени. Справедливости ради важно отметить, что по выкладкам компании-изготовителя осветительных светодиодов «Edison», требуемые для охлаждения площади могут быть меньше, чем при использовании светодиодных модулей. К сожалению, их расчеты слишком упрощены и не приводится подтверждающая информация из практики применения.

Проблема высокой эксплуатационной температуры кристаллов светодиодов в осветительной технике не осталась незамеченной изготовителями. Предлагается довольно много иных вариантов охладителей, но практически всегда финансовая выгода преобладает над показателями надежности.

Увы, предельная экономия на материалах в изделиях китайской промышленности не обошла стороной и область промышленного освещения. У потребителя остается право критически относится к предлагаемой продукции и требовать от поставщиков обоснованные характеристики того или иного светодиодного светильника.

Наше предприятие при разработке элементов охлаждения исходило из требований технических условий, по которым максимальное значение температуры окружающей среды 40 °C не должно влиять на работоспособность и срок службы светильника.

Рассчитанные согласно этим требованиям радиаторы для 50 Вт подводимой мощности должны иметь охлаждающую поверхность около 200 дм 2 . Это почти в шесть раз больше, чем у китайских аналогов. Меньшая площадь приводит к повышению температуры кристаллов и сокращению срока службы. В частности, на одном из опытных образцов светильника со светодиодом мощностью 50 Вт фирмы «Edison», размещенном на радиаторе площадью 90 дм2, замеры температуры показали следующую картину (Рис. 4). На рисунке указана температура в градусах Цельсия. Максимальная температура кристаллов при этом замере 89,8 °C, температура подложки 60 °C, температура окружающей среды во время измерения 22 °C. И хотя этот режим можно признать допустимым, любой рост температуры окружающего воздуха или ухудшение условий конвекции могут привести к ускоренному снижению светового потока.

Рис. 4. Изображение светодиода 50 Вт, сделанное тепловизором Fluke

Размер площади охлаждения 90 дм 2 был выбран на основании рекомендаций по применению тайваньской компании «Edison Opto Corporation». Для модулей 50 Вт компания предлагает использовать охладитель площадью 70-73 дм 2 .

Таким образом, следует очень внимательно относиться к импортной светодиодной осветительной технике с точки зрения заявляемых параметров долговечности и условий функционирования, если от нее ожидается существенная экономия ресурсов, как в плане уменьшения энергопотребления, так и в плане длительного срока эксплуатации.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Загрузка ...
Adblock
detector
Светодиоды CREE
Светодиоды Prolight Opto
Светодиоды OSRAM
Светодиоды Edison
Светодиоды TOYO
Светодиоды 1 Ватт
Светодиоды 3 Ватт
Светодиоды 10 Ватт
Светодиоды Lustrous
Светодиоды Honglitronic
Светодиоды с углом расхождения луча 270 градусов
Ультрафиолетовые светодиоды
Светодиодные линейки на алюминиевой основе
Герметичные светодиодные линейки 3528
Герметичные алюминиевые линейки
Светодиоды – COB
Светодиоды на 220 В
Матрицы Edipower и EdiStar
Матрицы для подсветки
Мощные светодиоды Epistar COB
Светодиодные прожекторы
Герметичные модули
Светодиодные ленты
Светодиодная ФИТО ЛАМПА