Categories: Fonts de llum, Tot sobre els LED
Nombre de visualitzacions: 23935
Comentaris sobre l'article: 3
Potents matrius LED en il·luminació: característiques del dispositiu i de l'aplicació
Des del desenvolupament del primer LED pràcticament aplicable pel professor de la Universitat d’Illinois, Nick Holonyak, el 1962, han passat més de mig segle, però, la invenció revolucionària fins a l’actualitat experimenta canvis progressius, esdevenint més perfectes i més tecnològics i útils.
L’electroluminescència d’una transició de semiconductors, amb la recombinació d’electrons i forats, és ara la base de fonts de llum més econòmiques. El LED, sovint anomenat LED (curt per al díode emissor de llum anglès), les làmpades guanyen gradualment una posició estable al mercat de les modernes tecnologies d’il·luminació d’estalvi d’energia, tant per necessitats domèstiques com per a empreses i fins i tot per a sistemes d’il·luminació de carrer.
Les bombetes LED superen la seguretat tubs fluorescents compactes, que contenen mercuri i làmpades incandescents i que ara es converteixen completament en una relíquia del passat llunyà.
El motiu principal que les làmpades incandescents són substituïdes per fonts de llum LED és perquè la làmpada incandescent emet un espectre molt ampli, una part significativa de la qual simplement no funciona per a la il·luminació. Només el 5 per cent de la potència total consumida per una làmpada incandescent passa a la il·luminació i la resta es destina a la calefacció.
És per això que els LED i matrius de LED (conjunts monolítics) molt potents han estat recentment representats al mercat recentment per substituir les lluminàries industrials. Un LED emet un rang de l'espectre força estret, per exemple, un LED taronja té una longitud d'ona en el rang comprès entre 590 nm i 610 nm.
Els avantatges de les fonts de llum LED inclouen:
-
una elevada sortida de llum comparable a les làmpades de sodi (s’assoleix un valor de 160 lúmens per watt),
-
resistència a la vibració i resistència, llarga vida útil (fins a 100.000 hores),
-
àmplia gamma per triar la temperatura de la llum (des de 2700 K càlids fins a 6500 K fred),
-
puresa espectral proporcionada pel propi dispositiu.
A causa de la baixa inèrcia, les llums s’encenen immediatament a plena lluminositat, independentment de la temperatura ambiental, i l’encesa / apagada no afecta significativament la vida dels LED. L’angle de radiació pot ser de 15 a 180 graus.
L'ús d'aquests productes és completament segur per als humans a causa de la baixa tensió de subministrament, la baixa temperatura de funcionament i, per descomptat, la cordialitat ambiental proporcionada per l'absència de mercuri i fòsfor, així com la part ultraviolada de la radiació de l'espectre. Tot i això, cal recordar que les temperatures altes són perjudicials per a qualsevol semiconductor, per la qual cosa no s'ha de permetre escalfar per sobre dels 60-70 graus centígrads.
Potents matrius LED són conjunts de diversos cristalls en un bloc. Els cristalls irradiants recoberts de fòsfor es connecten en paral·lel en sèrie per optimitzar el consum actual.
La superfície plana del bloc és un recobriment de plàstic transparent, que permet instal·lar òptiques addicionals per crear el patró necessari de difusió de la llum. Les matrius es subministren amb un substrat de coure o alumini bastant gruixut amb forats de muntatge per muntar la unitat en un dissipador de calor.
La superfície llisa del substrat assegura un contacte fiable de la unitat amb el dissipador de calor. La instal·lació s’ha de fer amb cura per no deformar ni malmetre l’allotjament. S’ha d’aplicar pasta conductora de calor a tota la superfície del substrat.
La secció transversal dels cables de connexió no ha de ser inferior a 0,5 mil·límetres quadrats, i l’àrea de l’aigüera tèrmica per watt ha de ser d’uns 20-30 centímetres quadrats a una temperatura d’objectes circumdants de 25 a 35 graus centígrads. Aquestes matrius estan disponibles a diferents potències nominals, fins a 300 watts o més. Fonamentalment no hi ha restriccions a la mida de les matrius.
El valor mitjà de la tensió de funcionament d’un cristall és d’uns 3,4 volts i la força actual és d’uns 350 mil·límetres. Aquests valors poden variar lleugerament, però no haureu de sobrepassar el voltatge permès per a un conjunt concret, ja que els LED tenen una característica de tensió de corrent creixent i es produiran ràpidament si el corrent supera el valor crític del cristall.
L’ús d’un radiador amb marge d’àrea és la millor assegurança per al funcionament llarg, fiable i sense problemes de la matriu LED. Si limiteu el corrent a través del cristall a 320 mil·límetres, el flux lluminós disminuirà un 3-5%, però, al mateix temps, la vida del cristall LED augmentarà per ordre de magnitud, a la pràctica, les condicions per a la seva alimentació seran ideals.
La font d’energia dels LED pot ser qualsevol font amb estabilització del corrent de càrrega i, si no hi ha estabilització de corrent, caldrà proporcionar un marge significatiu per sobrepassar el màxim de corrent admissible. Un canvi en la tensió d’alimentació d’1 vol pot provocar un augment de la força actual per un factor de dos a tres i el resultat serà la degradació del cristall (el cristall es danyarà - el flux de llum disminuirà) o s’enfosquirà el fòsfor.
Quan es dissenyen combinacions de grups de leds en connexions paral·leles en sèrie, preferentment una connexió en sèrie per evitar corrents de funcionament elevades.
Si la temperatura de funcionament del cristall durant un llarg període de temps supera el valor òptim, el fòsfor s’enfosquirà i perdrà la seva funció sota la influència de la temperatura. L’enfosquiment i la destrucció del fòsfor poden causar llum solar directa, si continuen afectant la superfície del LED.
És desitjable incloure un relé tèrmic en el disseny de l'alimentació, situant el seu sensor al radiador de la làmpada.
Si teniu previst utilitzar una matriu LED a l’hivern al carrer, heu de considerar que els condensadors electrolítics de l’alimentació tenen una restricció a l’ús a temperatures baixes, per tant, la millor solució seria col·locar l’alimentació a l’habitació.
Quan s'utilitzen matrius LED al carrer a temperatures baixes, cal recordar que l'eficiència augmentarà significativament, i la sortida de llum augmentarà un 10-20 per cent del nominal. I després de 500-1000 hores de funcionament, en qualsevol cas la sortida de llum serà del 5-10 per cent més, aquesta característica dels cristalls s’anomena “efecte d’entrenament”.
L’elecció d’un radiador per a l’enllumenat del carrer també requereix una atenció especial, no ha de contenir protuberiments innecessaris, escotades i corbes, de manera que la convecció natural és màxima i no es podrien acumular restes i brutícia a la seva superfície.
És convenient disposar a la unitat d’alimentació de la làmpada de manera que tota la humitat que s’acumuli a la làmpada no afecti el mínim als elements del circuit.
Cada any es millora la tecnologia per a la producció de matrius LED d’alta potència, els fabricants busquen les millors opcions per al fòsfor. Actualment, la majoria de fabricants utilitzen fòsfors grocs, són versions modificades de granat d’ittri-alumini dopat amb ceràric trivalent.
Les tecnologies d'il·luminació per LED són efectives i els dissenys són molt senzills. S’utilitzen àmpliament en fanals, làmpades, tires LED, il·luminació decorativa i en llanternes simples. La seva potència lumínica arriba als 5.000 lm.
Avui en dia, els mòduls LED s’utilitzen per il·luminar edificis, carrers, estructures publicitàries, túnels i ponts, fonts, s’utilitzen per il·luminar locals d’oficines i industrials, interiors d’habitatges i elements de mobiliari, així com en diversos projectes de disseny modern.
Durant les vacances, potents sistemes d’il·luminació LED adornen les façanes dels edificis, arbres i altres objectes. La fiabilitat de les fonts de llum LED permet fer-les servir en llocs de difícil accés per a una substitució freqüent.
Actualment, a molts països del món, la il·luminació LED ha substituït ràpidament d'altres. Moltes ciutats tenen previst canviar aviat la il·luminació del carrer LED.
Consulteu també a electro-ca.tomathouse.com
: