Светодиодное освещение стремительно вторгается в наш быт, пытаясь вытеснить уже ставшие привычными энергоэкономичные люминесцентные лампы. Пока это выходит не очень удачно. Малые мощности, узкая направленность света, высокая яркость и слепящее действие светодиодов не позволяют создать комфортное освещение в квартирах. Но это все «детские болезни» новых источников, которые в ближайшее время будут преодолены. А вот проблема питания светодиодных ламп заслуживает более пристального внимания.
Вспомним, что светодиод – это прибор с токовым принципом генерации света. Прямое преобразование электрического тока в свет обусловлено рекомбинацией зарядов в зоне полупроводникового перехода. Если бы эффективность преобразования зарядов в световое излучение было близко к 100%, то это сняло бы ряд серьезных технических и технологических проблем, с которыми сталкиваются изготовители мощных светодиодных ламп сегодня.
Конечно, по сравнению с эффективностью ламп накаливания, не достигающей 3%, и люминесцентных ламп, у которых КПД едва достигает 9%, светодиоды со своими 22% являются неоспоримыми лидерами среди источников света. Тем не менее, 8 из каждых 10 Вт электрической мощности, подведенные к излучающему кристаллу, превращаются в тепло. А отвести его удается с трудом, т.к. кремний является плохим теплоотводящим материалом.
Коротко говоря, светодиоды не переносят высоких температур, а те отвечают приборам тем же: выводят светодиоды из строя, ускоряя диффузионные процессы в полупроводниках. В идеале, при криогенных температурах, время службы светодиода не ограничено. А вот при 100 градусах он, в лучшем случае, составляет 50000 часов.
Поэтому прошли те «золотые» времена, когда маломощный светодиодный индикатор можно было включить через ограничивающий резистор и забыть о его существовании. С ростом эффективности и мощности светодиодов приходится балансировать на зыбкой границе предельно высоких токов и температур.
Первые светодиодные лампы (СЛ) имели простую конструкцию блока питания: токоограничивающий конденсатор, выпрямитель, а дальше последовательная цепочка из излучающих диодов. При этом они имели значительные пульсации светового потока вследствие малой инерционности светодиодов. Применение такие лампы нашли для освещения подсобных помещений, лестничных клеток, табличек с номерами домов.
Но для освещения жилых помещений они оказались совершенно непригодны. В первую очередь, через неудовлетворительные характеристики пульсирующего светового потока. Появление мощных светодиодов и светодиодных модулей мощностью до 50 и, даже, 100Вт вызвало необходимость разработки специализированных блоков питания для их нормальной работы.
Применение линейных стабилизаторов тока для питания светодиодных ламп оказалось приемлемым только для токов до 1А. Несмотря на широкую номенклатуру и прецизионные выходные параметры, микросхемы имели большие тепловые потери, требовали применения радиаторов и в мощных светодиодных лампах не нашли применения. Сегодня отдельные светодиоды и модули имеют встроенные интегральные стабилизаторы, но применяются такие модули в основном при питании от аккумуляторных батарей.
Выход был найден на пути применения импульсных устройств питания светодиодных ламп. По сути, это полупроводниковые пускорегулирующие аппараты компактных люминесцентных ламп, оптимизированные для питания светодиодных ламп. Достоинством импульсных устройств является возможность работы от сетевого (220В) напряжения, высокий КПД, простота управления током стабилизации.
К недостаткам можно отнести высокую цену, броски тока по входу и пульсации выходного тока, снижающие срок работы светодиодов. При некотором усложнении этих устройств, получивших название «LED-драйверы», сетевые помехи эффективно подавляются. Подобные драйверы выпускаются в интегральном исполнении многими фирмами.
Примером может служить микросхемы серии «LM» понижающих и повышающих драйверов с широтно-импульсной модуляцией компании National Semiconductor. К сожалению, входное напряжение микросхем составляет не более 100В, что затрудняет непосредственное их включение в сеть 220В. Поэтому для светодиодных ламп на сетевое напряжение пока используются драйверы, выполненные на дискретных элементах.
Широкий перечень драйверов для наружной и внутренней установки предлагает компания из Тайваня Mean Well Enterprises. Ее AC/DC преобразователи перекрывают диапазон мощностей от 20 до 300 Вт. Входное напряжение может меняться от 90 до 264В, имеется защита от перенапряжений, коротких замыканий, коррекция коэффициента мощности по входу.
Еще более сложное устройство имеют драйвера с возможностью управления яркостью светодиодных ламп или управления цветом в случае применения в качестве нагрузки светодиодных модулей с трехцветными (RGB) светодиодами.
Для управления цветом применяются специализированные контроллеры с 4 или 6 выходами, памятью программ или входами управления от внешних устройств. Такие контроллеры позволяют получить полные цветовые гаммы, но дополнительно усложняют аппаратуру питания таких ламп.
Управления яркостью светодиодных ламп в случае применения импульсных устройств с широким диапазоном входных напряжений создает немалые трудности. Традиционные схемы диммеров в этом случае не работают. Приходится регулировать параметры выходных каскадов драйверов, что далеко не просто и опять усложняет питание таких источников света.
В итоге получается парадоксальная ситуация: для питания и управления всего одним полупроводниковым переходом, излучающего свет, приходится применять сложные и дорогие устройства, содержащие тысячи или даже десятки тысяч полупроводниковых структур. Учитывая многообразие типов и применений светодиодов, уже сегодня подобрать устройство питания для светодиодных лент и ламп с нужными свойствами и параметрами представляет серьезную трудность.
Дальнейшее развитие источников питания и управления видится в создании гибких, универсальных, программируемых драйверов, содержащих достаточно мощный центральный процессор. Внешняя «обвязка» чипов позволит применять их как непосредственно для питания ламп от сети, так и взаимодействовать с внешними управляющими устройствами. Необходимая элементная база существует уже сегодня. Остановка только за удачной конструкцией.
Другие работы по теме:
Рыночная карусель
Возьмем, к примеру, ситуацию соотношения кривых спроса и предложения на рынке ламп накаливания. Допустим, что равновесная цена равна 2 рублям. Из графика видно, что если равновесная цена равна 2 рублям, то равновесное количество продукта равно 2
Расчет производственного освещения
МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ПРИБОРОСТРОЕНИЯ И ИНФОРМАТИКИ Практическая работа по теме: «Расчет производственного освещения». Студент: Бакачёв А.И.
Расчет производственного освещения
МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ПРИБОРОСТРОЕНИЯ И ИНФОРМАТИКИ Практическая работа по теме: «Расчет производственного освещения». Студент: Бакачёв А.И.
Расчет искусственного освещения
Московский Гуманитарный Техникум Экономики и Права Контрольная работа по физике Задача №1 «Расчет искусственного освещения» Москва 2009 Задача 1. Расчет искусственного освещения
Составление и расчет схемы электрического освещения
Расчет осветительной сети. Выбор щитка ЩО41-5101 для питания групповой осветительной установки. Определение числа светильников, подсоединенных на один автоматический выключатель, тока установки автомата групповой линии. Необходимое сечение провода линии.
Особенности электроснабжения помещений для содержания животных
Свет как один из важнейших параметров микроклимата. Принципы выбора схемы электроснабжения и напряжения осветительной установки. Особенности проверки проходимости ламп по световому потоку. Методы оценки экономической эффективности осветительной установки.
Разработка системы координированного регулирования
Расчёт цикла регулирования и его элементов, основанный на действующих нормативных положениях и исходных данных. Суммарный фазовый коэффициент, характеризующий загрузку перекрёстка. Построение и корректировка графика координации сигнала светофора.
Ликбез для взрослых. Эректильная дисфункция
Печальнее всего, что незнание элементарных вещей об эректильной дисфункции чревато серьезными последствиями — ведь физиологическая проблема нарушения эрекции неминуемо обрастает клубком сложных психоэмоциональных переживаний.
Разработка мясо-рыбного цеха
Содержание Введение. 3 1. Характеристика предприятия 4 2. Организация рабочих мест в цеху. 5 3. Определение количества потребителей и блюд. 8 4. Составление меню и производственной программы. 13
Лопахин и Варя в пьесе Чехова Вишневый сад
Чтобы лучше понять непростые взаимоотношения Вари и Лопахина, необходимо хорошо понять, что представляет собой каждый из этих персонажей. Лопахин — один из центральных образов пьесы А.П. Чехова «Вишневый сад».
Принципиальная схема системы автосопровождения
Блок автосопровождения. Упрощенная схема блока автосопровождения изображена на рис. 318. Двойной диод Л1 является детектором напряжения ошибки, пентод Л2 - резонансным усилителем, а двойной триод Л4 - балансным усилителем напряжения ошибки.
Светоизлучающие диоды. Светодиодное освещение
Физические основы и принцип работы светоизлучающих диодов как полупроводниковых приборов, излучающих некогерентный свет. Применение и анализ преимуществ и недостатков светоизлучающего диода. Стоимость светодиодных ламп и перспективы использования в ЖКХ.
Индикатор технологический микропроцессорный ИТМ-20
Характеристика и принцип работы индикатора технологического микропроцессорного ИТМ-20, его назначение и сферы применения. Параметры конфигурации и особенности конструкции данного прибора, техническая характеристика его частей, функциональные возможности.
Лампа накаливания А.Н. Лодыгина
Всем известная обычная лампа накаливания так давно и прочно вошла в наш быт, что воспринимается как что-то совершенно обыденное, само собой разумеющееся. Но так было не всегда. Только начиная с середины XIX века стали создаваться первые рабочие лампы.
ENIAC
Недолгий век электромеханических машин еще продолжался, но новое время уже стучалось в дверь: в середине 1943 года началась работа над созданием первой электронной вычислительной машины. Руководили этой работой американские ученые Моучли и Эккерт.
История развития вычислительной техники 2 2
Text Text 1953-1955. IBM 604, IBM 608, IBM 702 1953-1955. IBM 604, IBM 608, IBM 702 1965-1966. БЭСМ-6 60 000 транзисторов 200 000 диодов 1 млн. операций в секунду память – магнитная лента, магнитный барабан работали дл 90-х гг. Graphics
Пищеварение 2 2
Text Text Graphics Работу выполнил Работу выполнил ученик 8б класса Артемьев Артём Graphics Graphics
Проектирование осветительных установок
Расчет мощности осветительной установки производственного помещения для получения заданной освещенности. Распределение светильников, определение количества ламп. Проектирование прожекторного освещения для строительных площадок и складских территорий.
Расчёт осветительной установки
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА ПО БЖД Тема: Расчёт осветительной установки Задание Рассчитать осветительную установку для 520 аудитории. Общее равномерномерное освещение. Светильник ЛПП-40*20 ЛБ-40. ФЛ = 3 000 лм, ηИС = 0,53, λ = 1,4.Размеры аудитории 5х8х3,2 м3. Высота от потолка до центра светильника hС = 0,1 м, высота рабочей поверхности над полом hр =0,8 м.
Виды и системы освещения. Нормы освещенности
3. Раздел по безопасности и экологичности проектных решений В данном разделе необходимо произвести расчет производственного освещения в помещении центральной химической лаборатории.
Расчет искусственного освещения производственных помещений
Задание Расчет искусственного освещения производственных помещений Важным фактором обеспечения комфортных условий труда является создание оптимального освещения производственных помещений, рабочих мест, участков производства работ вне зданий и территории предприятия в целом. Для искусственного освещения производственных помещений используют преимущественно люминесцентные лампы, а при высоте 12…14 м – дуговые ртутные лампы.
Расчет искусственного освещения
Методика расчета нормируемой освещенности для различных участков цехов. Выбор коэффициентов запаса, спроса и отражения. Расчеты освещения выполненного люминесцентными лампами. Расчеты параметров искусственного освещения. Нагрузки осветительных сетей.
Безопасность на предприятиях пищевой промышленности
Причины аварий технологических аппаратов, работающих под давлением. Меры обеспечения безопасной эксплуатации. Источники искусственного освещения, их главные достоинства и недостатки, область применения. Улучшение санитарно-гигиенических условий труда.
Кремлёвские рубиновые звезды
Работа ученицы 4А класса ДХШ №1 Габидиновой Айгуль. Реферат на тему: Московский кремль. Кремлёвские рубиновые звёзды. Казань 1998г. Московский Кремль