Яркость, срок службы лампы и эффективность светодиодных светильников (на фото: Downlight 7 LED Fixture by TheLEDLight.com @ Flickr)
Введение
Типичный светодиодный светильник состоит из четырех основных составных частей: светодиодного излучателя, радиатора прибора, управления драйвером и регулированием яркости, а также увеличения оптики.
Эмиттер включает в себя матрицу, тепловой радиатор, объектив и наружную упаковку (рис. 1). Кубик - это фактический светодиодный чип в эмиттере.
Цвет света определяется энергетической щелью этого полупроводника. Тепловой радиатор, входящий в состав излучателя, вытягивает тепло от чипа и проводит его до массы более крупного прибора (радиатора прибора).
Электроника электропитания спроектирована таким образом, чтобы ограничивать ток возбуждения спецификациями светодиодов. В связи с этим светодиоды очень чувствительны; слишком много тока может сократить их полезную жизнь с 50 000 часов до нуля в одно мгновение.
Вот почему производители предупреждают, что свет не должен использоваться выше определенной температуры. Управление током привода имеет решающее значение для яркости и срока службы светодиодов.
Рисунок 1 - Светодиодный излучатель. В его центре находится диодный чип, матрица, способная эффективно преобразовывать электричество в световую энергию. Тепло рассеивается в тепловой радиатор. Силиконовая линза покрывает этот чип.
Светодиод является токоведущим устройством, что означает, что интенсивность генерируемого света зависит от количества проходящего через него электрического тока. Дизайнеры Fixture пытаются сконструировать свои огни с максимально возможным напряжением, но существует трехсторонняя связь между яркостью, временем жизни лампы и способностью рассеивателя нагревать.
Светодиоды более яркие при более высоком токе, но они теряют эффективность, если их рабочая температура позволяет подняться.
Баланс, который может нанести разработчик арматуры, также будет зависеть от ограничений, связанных с расстоянием между эмиттерами, эффективности управления теплом.
Вот почему почти все светодиодные устройства имеют большие радиаторы и ребра.
Летальный эффект перегрева побудил некоторых производителей обеспечить защиту от перегрева, автоматически увеличивая скорость охлаждения вентилятора, и в какой-то момент автоматически уменьшает мощность или отключает все вместе, если свет приближается к красной линии, чтобы привлечь внимание пользователя к проблеме с теплотой.
Типичная светодиодная лампа 3 Вт Конструкция
Обычно это может быть устранено путем обеспечения тени или улучшения вентиляции.
Есть несколько разных способов, которыми производители могут расположить мерцание. Одним из способов является изменение тока возбуждения, обычно использующего амплитудную модуляцию импульсов (PAM). PAM - это метод управления током, который использует очень высокую скорость включения / выключения для ограничения тока. Путем изменения времени переключения ток можно уменьшить, чтобы уменьшить светодиод.
Приглушение, сглаженное с помощью PAM, резко отключится до того, как оно достигнет полного эффекта. Другой способ уменьшения яркости светодиодов - использовать широтно-импульсную модуляцию (PWM) ниже по потоку от драйвера. PWM модулирует интенсивность, изменяя рабочий цикл на высокой частоте. Это позволяет сгладить почти до нуля.
Для светодиодных ламп, продаваемых для кино и телевидения, частота электронных источников питания и диммер PWM обычно превышает 20 000 Гц и не создают риска мерцания при нормальной частоте кадров. Нила действительно провела тесты до 7000 кадров в секунду без захвата каких-либо мерцаний.
Однако более дешевые светодиоды, предназначенные для потребительского рынка или клубных площадок, могут использовать источники питания, которые работают на частоте 1 кГц или даже ниже, и это создает определенный риск мерцания, особенно когда сам светодиод фотографируется с более высокой, чем нормальная частота кадров. Рекомендуется тестирование.
Оптические компоненты светодиодов, линз и отражателей выделяют свет от кристалла и формируют проекцию этого света в фокусированном луче. Объект полного внутреннего отражения (TIR) представляет собой небольшую формованную линзу, используемую для захвата света, который излучается в 180 из матрицы, и формирует его в управляемый луч света. Достижения в области оптики объясняют львиную долю в улучшении производства светодиодных люменов в первые годы их развития.
Совсем недавно улучшенная технология чипов и химии, а также лучшее тепловое управление самим чипом внесли большой вклад в улучшение производительности.
Как упоминалось ранее, некоторые светодиодные светильники используют взаимозаменяемую оптику. Тонкий лист стекла покрывает чип, чтобы защитить его. Оптика должна быть чистой, однако не используйте растворители или очиститель окон, так как они могут иметь побочные реакции с сборкой. Производители рекомендуют использовать мягкую тряпку с изопропиловым спиртом для очистки защитного стекла. Используйте воду с мягким мылом для оптики.
Фактор силы
Коэффициент мощности может вызывать беспокойство при использовании очень большого количества светодиодов. Цветная кинетика и приборы NILA полностью корректируются с учетом коэффициента мощности. Многие устройства, описанные в этой главе, могут иметь или не иметь коррекции коэффициента мощности. Если они этого не сделают, вы можете ожидать, что коэффициент мощности составит около 0, 70.
В большой установке это может создать значительную нелинейную нагрузку. Проверьте характеристики производителя.
Срок службы светодиодов
Светодиоды очень редко просто терпят неудачу или внезапно сгорают (если серьезно не перегреться). Обычно они постепенно исчезают со временем, с довольно постоянной скоростью.
Их срок полезного использования определяется с точки зрения обслуживания люмена - количество часов, в течение которых эмиттер будет работать в среднем, до того, как выход люмен будет уменьшаться ниже заданного процента начального светового потока.
Например, производитель излучателя укажет, что светодиод будет выдавать по меньшей мере 70% (обозначается L70) его начального выхода в течение 50 000 часов, когда он управляется определенным током и определенной температурой перехода. Это также иногда называют L75 или L50 (соответственно 75% и 50%).
Значение L, которое производитель использует для производства своей рекламируемой лампы, имеет большое значение. Как практический вопрос, свет, который выделяет менее 70% его первоначальной продукции, будет считаться бесполезным в нашем бизнесе. В зависимости от того, как проектировщик света настраивает электронику и рассеивание тепла, и точно, какие светодиоды они выбирают, расчетный срок службы лампы может варьироваться довольно сильно.
Производители ламп, используемых в нашей отрасли, рекламируют срок службы лампы от 20 000 до 100 000 часов. Если вы проводили 50 000-часовой светодиод 8 часов в день, каждый день, включая выходные и праздничные дни, свет потерял бы 10% от начального выпуска примерно через 6 лет. При таком темпе потребуется около 17 лет, чтобы достичь 70% объема производства.
Конечно, когда светодиоды изношены, вам просто нужно заменить весь прибор. Другим фактором, который легко упускается из виду во всем этом, является то, что теоретически компоненты схемы, используемые в электронике привода, имеют более короткое среднее время до отказа, чем сами светодиоды, и могут оказаться самым слабым звеном.
Обзор технологии светодиодных осветительных приборов (VIDEO)
Не могу посмотреть это видео? Нажмите здесь, чтобы посмотреть его на Youtube.
Ресурс: Осветительное оборудование, практика и распределение электричества - Гарри К. Бокс (получите книгу в Амазонке)