Potentes conjuntos de LED en iluminación: características de dispositivos y aplicaciones

Desde el desarrollo del primer LED prácticamente aplicable por el profesor Nick Holonyak de la Universidad de Illinois en 1962, ha pasado más de medio siglo, sin embargo, la invención revolucionaria hasta el día de hoy sufre cambios progresivos, volviéndose cada vez más perfecta y más y más tecnológica y útil.

La electroluminiscencia de una transición de semiconductores, con la recombinación de electrones y agujeros, es ahora la base de las fuentes de luz supereconómicas. LED, a menudo llamado LED (abreviatura de diodo emisor de luz inglés), las lámparas están ganando gradualmente una posición estable en el mercado de las modernas tecnologías de iluminación que ahorran energía, tanto para las necesidades domésticas como para las empresas e incluso para los sistemas de alumbrado público.

Las bombillas LED superan la seguridad tubos fluorescentes compactos, que contienen mercurio y lámparas incandescentes y ahora se convierten en una reliquia del pasado lejano.

La razón principal por la cual las lámparas incandescentes son reemplazadas por fuentes de luz LED es porque la lámpara incandescente emite en un espectro muy amplio, una parte importante de la cual simplemente no funciona para la iluminación. Solo el 5 por ciento de la energía total consumida por una lámpara incandescente se destina a la iluminación y el resto al calor.

Es por eso que los LED y conjuntos de LED (conjuntos monolíticos) muy potentes han tenido una representación tan amplia en el mercado recientemente para reemplazar las luminarias industriales. Un LED emite en un rango bastante estrecho del espectro, por ejemplo, un LED naranja tiene una longitud de onda en el rango de 590 nm a 610 nm.

Las ventajas de las fuentes de luz LED incluyen:

• alta salida de luz comparable a las lámparas de sodio (se alcanza un valor de 160 lúmenes por vatio),

• Fuerza y ​​resistencia a la vibración, larga vida útil (hasta 100000 horas),

• Amplio rango para elegir la temperatura de la luz (desde 2700 K cálidos hasta 6500 K fríos),

• pureza espectral proporcionada por el propio dispositivo.

Debido a la baja inercia, la luz se enciende inmediatamente a pleno brillo, independientemente de la temperatura ambiente, y el encendido / apagado no afecta significativamente la vida útil de los LED. El ángulo de radiación puede ser de 15 a 180 grados.

El uso de tales productos es completamente seguro para los humanos debido al bajo voltaje de suministro, la baja temperatura de funcionamiento y, por supuesto, el respeto al medio ambiente que proporciona la ausencia de mercurio y fósforo, así como la parte ultravioleta de la radiación en el espectro. Sin embargo, debe recordarse que las altas temperaturas son perjudiciales para cualquier semiconductor, por lo que no debe permitir el calentamiento por encima de 60-70 grados Celsius.

Los potentes conjuntos de LED son conjuntos de varios cristales en un bloque. Los cristales radiantes recubiertos con un fósforo se conectan en serie en paralelo para optimizar el consumo de corriente.

La superficie plana del bloque es un revestimiento de plástico transparente, que le permite instalar ópticas adicionales para crear el patrón necesario de dispersión de la luz. Las matrices se suministran con un sustrato de cobre o aluminio bastante grueso con orificios de montaje para montar la unidad en el disipador de calor.

La superficie lisa del sustrato garantiza un contacto confiable de la unidad con el disipador de calor. La instalación debe hacerse con cuidado para no deformar o dañar la carcasa. La pasta conductora de calor debe aplicarse a toda la superficie del sustrato.

La sección transversal de los cables de conexión no debe ser inferior a 0,5 milímetros cuadrados, y el área del disipador de calor por vatio debe ser de aproximadamente 20-30 centímetros cuadrados a una temperatura de los objetos circundantes de 25-35 grados Celsius. Dichas matrices están disponibles a diferentes potencias nominales, hasta 300 vatios o más. Fundamentalmente no hay restricciones en el tamaño de las matrices.

El valor promedio del voltaje de funcionamiento para un cristal es de aproximadamente 3,4 voltios, y la intensidad de corriente es de aproximadamente 350 miliamperios. Estos valores pueden variar ligeramente, pero no debe exceder el voltaje permitido para un ensamblaje en particular, ya que los LED tienen una característica de voltaje de corriente que aumenta abruptamente y se quemarán rápidamente si la corriente excede el valor crítico para el cristal.

El uso de un radiador con un margen de área es el mejor seguro para la operación larga, confiable y sin problemas de la matriz LED. Si limita la corriente a través del cristal a 320 miliamperios, el flujo luminoso disminuirá en un 3-5%, pero al mismo tiempo, la vida del cristal LED aumentará en un orden de magnitud, en la práctica, las condiciones para su suministro de energía serán ideales.

La fuente de alimentación para los LED puede ser cualquier fuente con estabilización de la corriente de carga, y si no hay estabilización de corriente, se debe proporcionar un margen significativo para exceder la corriente máxima permitida. Un cambio en el voltaje de suministro de 1 voltio puede conducir a un aumento de la intensidad de corriente en un factor de dos a tres y el resultado será la degradación del cristal (el cristal se dañará, el flujo de luz disminuirá) o el oscurecimiento del fósforo.

Al diseñar combinaciones de grupos de LED en conexiones serie-paralelo, preferiblemente una conexión en serie para evitar altas corrientes de funcionamiento.

Si la temperatura de funcionamiento del cristal durante un período prolongado excede el valor óptimo, el fósforo se oscurecerá y perderá su función bajo la influencia de la temperatura. El oscurecimiento y la destrucción del fósforo pueden causar luz solar directa, si continúan afectando la superficie del LED.

Es deseable incluir un relé térmico en el diseño de la fuente de alimentación, colocando su sensor en el radiador de la lámpara.

Si planea usar una matriz de LED en el invierno en la calle, debe tener en cuenta que los condensadores electrolíticos en la fuente de alimentación tienen una restricción de uso a bajas temperaturas, por lo tanto, la mejor solución sería colocar la fuente de alimentación en la habitación.

Cuando se usan matrices LED en la calle a bajas temperaturas, debe recordarse que la eficiencia aumentará significativamente y que la salida de luz aumentará en un 10-20 por ciento del valor nominal. Y después de 500-1000 horas de operación, la salida de luz en cualquier caso será 5-10 por ciento más, esta característica de los cristales se llama "efecto de entrenamiento".

La elección de un radiador para el alumbrado público también requiere atención especial, no debe contener protuberancias, huecos y curvas innecesarias, de modo que la convección natural sea máxima y no se acumulen escombros y suciedad en su superficie.

Es deseable disponer la unidad de fuente de alimentación de la lámpara de modo que toda la humedad acumulada dentro de la lámpara no afecte en lo más mínimo a los elementos del circuito.

Cada año, se mejora la tecnología para la producción de matrices de LED de alta potencia, los fabricantes buscan las mejores opciones para el fósforo. Por el momento, la mayoría de los fabricantes usan fósforos amarillos, son versiones modificadas de granate de itrio-aluminio dopado con cerio trivalente.

Las tecnologías de iluminación LED son efectivas y sus diseños son bastante simples. Son ampliamente utilizados en proyectores, lámparas, tiras de LED, iluminación decorativa y en linternas simples. Su potencia lumínica alcanza los 5000 lm.

Hoy en día, los módulos LED se utilizan para iluminar edificios, calles, estructuras publicitarias, túneles y puentes, fuentes, se utilizan para iluminar oficinas e instalaciones industriales, interiores de casas y elementos de muebles, así como en varios proyectos de diseño moderno.

Durante las vacaciones, potentes sistemas de iluminación LED adornan las fachadas de edificios, árboles y otros objetos. La fiabilidad de las fuentes de luz LED hace posible su uso en lugares de difícil acceso para su reemplazo frecuente.

Actualmente, en muchos países del mundo, la iluminación LED ha reemplazado rápidamente a otros. Muchas ciudades planean cambiar pronto al alumbrado público LED.

Comments

[#1 Pavel]

No hace mucho, nadie tomaba en serio las lámparas LED. El máximo donde podrían usarse es la decoración y la iluminación local. Incluso en la iluminación local, era difícil de usar debido al pequeño flujo luminoso. Pero la tecnología está cambiando muy rápidamente y ahora las lámparas LED están reemplazando a todos los demás tipos de todos los tipos de iluminación. Las potentes lámparas LED tienen el futuro y, además, el futuro muy cercano. Dentro de unos años, absolutamente toda la iluminación se convertirá exclusivamente en LED, y otros tipos de lámparas solo se utilizarán en casos individuales muy raros. El único factor limitante es la cuestión del costo de las lámparas LED de alta potencia. Pero el precio de las lámparas LED de alta calidad está cayendo constantemente, y dadas sus serias ventajas, se volvió aconsejable incluso a un costo más costoso invertir en iluminación LED y obtener un efecto económico en el tiempo de operación, los costos de mantenimiento de las lámparas y una reducción significativa en el consumo de electricidad.

[#2]

Todo Ryazan se transfiere a esta iluminación. Hasta qué punto es peligroso para los conductores. Con poca visibilidad, el peatón desaparece a la sombra de la segunda lámpara. Es la luz direccional de los diodos que es su inconveniente. Si bien todavía hay calles con DNaT, qué agradable es andar en ellas. Perdón por todos ellos menos.

[#3]

Me gustaría estar parcialmente en desacuerdo con el autor del primer comentario e indicar algunos comentarios sobre el artículo.
1. Los LED potentes más comunes, de costo promedio, tienen una eficiencia luminosa de no más de 99 lm / watt. Mayor salida de luz solo tiene LED muy caros.
2. La eficiencia luminosa de las lámparas Dnat es de aproximadamente 150-200 lm / watt. Por lo tanto, las lámparas Dnat son las fuentes de luz más eficientes. El costo de las lámparas Dnat es alto, sin embargo, los LED no son baratos ... Pero aún así, los LED tienen una buena reproducción del color de Ra al menos 70, Dnat Ra solo 25 o menos ...
3. Los LED realmente tienen una larga vida útil. Sin embargo, con la operación a largo plazo, la salida de luz de los diodos emisores de luz disminuye, en realidad nadie los operará durante tanto tiempo.
4. El poder de las lámparas LED, así como los accesorios, está seriamente limitado. Por ejemplo, el poder de las lámparas LED para el hogar aparentemente está limitado al nivel de 8-10 vatios.
5. Probablemente una de las fuentes de luz más óptimas, hasta la fecha, tenga lámparas fluorescentes lineales. Hay, por ejemplo, lámparas con un fósforo de tres capas, que tiene una reproducción cromática al nivel de Ra = 80.