categorieën: Lichtbronnen, Alles over LED's
Aantal keer bekeken: 23935
Reacties op het artikel: 3
Krachtige LED-arrays in verlichting: apparaat- en applicatiefuncties
Sinds de ontwikkeling van de eerste praktisch toepasbare LED door de professor Nick Holonyak van de Universiteit van Illinois in 1962, is meer dan een halve eeuw verstreken, maar de revolutionaire uitvinding ondergaat tot op de dag van vandaag progressieve veranderingen, die perfecter en technologischer en nuttiger worden.
De elektroluminescentie van een halfgeleiderovergang, met de recombinatie van elektronen en gaten, is nu de basis voor supereconomische lichtbronnen. LED, vaak LED genoemd (afkorting van Engelse light-emitting diode), lampen verwerven geleidelijk een stabiele positie op de markt van moderne energiebesparende verlichtingstechnologieën, zowel voor huishoudelijke behoeften als voor bedrijven en zelfs voor straatverlichtingssystemen.
LED-lampen overtreffen de veiligheid compacte fluorescerende buizen, die kwik en gloeilampen bevatten en nu volledig een overblijfsel van het verre verleden worden.
De belangrijkste reden dat gloeilampen worden vervangen door LED-lichtbronnen is omdat de gloeilamp in een zeer breed spectrum uitzendt, waarvan een aanzienlijk deel gewoon niet werkt voor verlichting. Slechts 5 procent van het totale stroomverbruik van een gloeilamp gaat naar verlichting, en de rest gaat naar verwarming.
Dat is de reden waarom zeer krachtige LED's en LED-arrays (monolithische assemblages) recentelijk zo wijd op de markt zijn vertegenwoordigd om industriële armaturen te vervangen. Een LED zendt in een vrij smal bereik van het spectrum uit, bijvoorbeeld een oranje LED heeft een golflengte in het bereik van 590 nm tot 610 nm.
De voordelen van LED-lichtbronnen zijn onder meer:
-
hoge lichtopbrengst vergelijkbaar met natriumlampen (een waarde van 160 lumen per watt wordt bereikt),
-
sterkte en trillingsbestendigheid, lange levensduur (tot 100000 uur),
-
breed bereik voor het kiezen van de lichttemperatuur (van warm 2700 K tot koud 6500 K),
-
spectrale zuiverheid geleverd door het apparaat zelf.
Vanwege de lage traagheid gaan de lichten onmiddellijk aan bij volledige helderheid, ongeacht de omgevingstemperatuur, en in- en uitschakelen heeft geen significante invloed op de levensduur van de LED's. De stralingshoek kan van 15 tot 180 graden zijn.
Het gebruik van dergelijke producten is volkomen veilig voor mensen vanwege de lage voedingsspanning, lage bedrijfstemperatuur en natuurlijk de milieuvriendelijkheid door de afwezigheid van kwik en fosfor, evenals het ultraviolette deel van de straling in het spectrum. Er moet echter aan worden herinnerd dat hoge temperaturen schadelijk zijn voor elke halfgeleider, dus u moet geen verwarming boven 60-70 graden Celsius toestaan.
Krachtige LED-arrays zijn samenstellingen van verschillende kristallen in één blok. Stralingskristallen bedekt met een fosfor worden in serie parallel geschakeld om het stroomverbruik te optimaliseren.
Het platte oppervlak van het blok is een transparante plastic coating, waarmee u extra optica kunt installeren om het benodigde patroon van lichtverstrooiing te creëren. De matrices worden geleverd met een vrij dik koper- of aluminiumsubstraat met bevestigingsgaten voor het monteren van de eenheid op een koellichaam.
Het gladde oppervlak van de ondergrond zorgt voor een betrouwbaar contact van de unit met het koellichaam. De installatie moet zorgvuldig worden gedaan om de behuizing niet te vervormen of beschadigen. Warmtegeleidende pasta moet op het gehele oppervlak van het substraat worden aangebracht.
De doorsnede van de verbindingsdraden mag niet minder zijn dan 0,5 vierkante millimeter en het koellichaamoppervlak per watt moet ongeveer 20-30 vierkante centimeter zijn bij een temperatuur van omringende objecten van 25-35 graden Celsius. Dergelijke matrices zijn verkrijgbaar met verschillende nominale vermogens, tot 300 watt of meer. Fundamenteel zijn er geen beperkingen aan de grootte van de matrices.
De gemiddelde waarde van de bedrijfsspanning voor één kristal is ongeveer 3,4 volt en de stroomsterkte is ongeveer 350 milliampère. Deze waarden kunnen enigszins variëren, maar u moet de toegestane spanning voor een bepaalde assemblage niet overschrijden, omdat de LED's een sterk stijgende stroom-spanningskarakteristiek hebben en snel zullen opbranden als de stroom de kritieke waarde voor het kristal overschrijdt.
Het gebruik van een radiator met een marge in oppervlakte is de beste verzekering voor de lange, betrouwbare en probleemloze werking van de LED-matrix. Als u de stroom door het kristal beperkt tot 320 milliampère, zal de lichtstroom met 3-5% afnemen, maar tegelijkertijd zal de levensduur van het LED-kristal met een orde van grootte toenemen, in de praktijk zullen de voorwaarden voor zijn voeding ideaal zijn.
De stroombron voor de LED's kan elke bron zijn met stabilisatie van de laadstroom, en als er geen stroomstabilisatie is, moet een aanzienlijke marge worden voorzien voor het overschrijden van de maximaal toelaatbare stroom. Een verandering van de voedingsspanning met 1 volt kan leiden tot een toename van de stroomsterkte met een factor twee tot drie en het resultaat is degradatie van het kristal (het kristal wordt beschadigd - de lichtstroom neemt af) of donker worden van de fosfor.
Bij het ontwerpen van combinaties van groepen LED's in seriële parallelle verbindingen, bij voorkeur een serieverbinding om hoge bedrijfsstromen te voorkomen.
Als de bedrijfstemperatuur van het kristal gedurende een lange tijd de optimale waarde overschrijdt, zal de fosfor donker worden en zijn functie verliezen onder invloed van temperatuur. Verduistering en vernietiging van de fosfor kan direct zonlicht veroorzaken als ze het oppervlak van de LED blijven beïnvloeden.
Het is wenselijk om een thermisch relais op te nemen in het ontwerp van de voeding, waarbij de sensor op de radiator van de lamp wordt geplaatst.
Als u van plan bent om in de winter op straat een LED-matrix te gebruiken, moet u er rekening mee houden dat elektrolytische condensatoren in de voeding een beperking hebben bij gebruik bij lage temperaturen, daarom is de beste oplossing om de voeding in de kamer te plaatsen.
Bij gebruik van LED-matrices op straat bij lage temperaturen, moet eraan worden herinnerd dat de efficiëntie aanzienlijk zal toenemen en dat de lichtopbrengst met 10-20 procent van de nominale waarde zal toenemen. En na 500-1000 bedrijfsuren zal de lichtopbrengst in elk geval 5-10 procent meer zijn, dit kenmerk van de kristallen wordt het "trainingseffect" genoemd.
De keuze van een radiator voor straatverlichting vereist ook speciale aandacht, deze mag geen onnodige uitsteeksels, uitsparingen en bochten bevatten zodat natuurlijke convectie maximaal is, en vuil en vuil konden zich niet ophopen op het oppervlak.
Het is wenselijk om de voedingseenheid van de lamp zo te plaatsen dat al het vocht dat zich in de lamp ophoopt de schakelingselementen niet in het minst beïnvloedt.
Elk jaar wordt de technologie voor de productie van krachtige LED-arrays verbeterd, fabrikanten zijn op zoek naar de beste opties voor de fosfor. Op dit moment gebruiken de meeste fabrikanten gele fosforen, dit zijn gemodificeerde versies van yttrium-aluminium granaat gedoteerd met driewaardig cerium.
LED-verlichtingstechnologieën zijn effectief en de ontwerpen ervan zijn vrij eenvoudig. Ze worden veel gebruikt in schijnwerpers, lampen, LED-strips, decoratieve verlichting en in eenvoudige zaklampen. Hun lichtkracht bereikt 5000 lm.
Tegenwoordig worden LED-modules gebruikt om gebouwen, straten, reclamestructuren, tunnels en bruggen, fonteinen te verlichten, ze worden gebruikt om kantoor- en industriële gebouwen, woninginterieurs en meubelelementen te verlichten, evenals in verschillende moderne ontwerpprojecten.
Tijdens de vakantie sieren krachtige LED-verlichtingssystemen de gevels van gebouwen, bomen en andere objecten. De betrouwbaarheid van LED-lichtbronnen maakt het mogelijk om ze te gebruiken op moeilijk bereikbare plaatsen voor frequente vervanging.
Momenteel heeft LED-verlichting in veel landen van de wereld snel andere vervangen. Veel steden zijn van plan binnenkort over te schakelen op led-straatverlichting.
Zie ook op electro-nl.tomathouse.com
: