مصابيح LED فائقة السطوع. اختيار وتطبيق وخصائص LEDs: معلومات مفيدة ونصائح مهنية. مخططات اتصال LED

لم تستطع مصادر الضوء التي تعتمد على الثنائيات التنافس مع أجهزة الإضاءة الأخرى من قبل بسبب سطوعها المنخفض وطاقتها المنخفضة وخرج الضوء المنخفض. أدى تطوير تقنية أشباه الموصلات إلى إنشاء مصابيح LED فائقة السطوع. تستخدم على نطاق واسع في الأجهزة المنزلية ، وأجهزة الكمبيوتر ، والإلكترونيات ، والإضاءة ، والسيارات ، واللافتات الإعلانية ، وآلات البناء ؛ كمصادر للضوء والإشارة. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن استخدام أجهزة إضاءة أشباه الموصلات فائقة السطوع في الظروف الجوية القاسية.

تصميم LED قوي وزاوية شعاع

يتم ترتيب مصابيح LED القوية فائقة السطوع بنفس الطريقة تقريبًا مثل المصابيح القياسية. الفرق هو فقط في ترتيب البلورات. في الصمام الثنائي القياسي ، يتم تثبيتها على قاعدة خاصة ؛ في الصمام الثنائي شديد السطوع ، تم تجهيز منصة التركيب بمشتت حراري. لهذا السبب ، يمكن للجهاز توليد تدفق ضوئي قدره 100 لومن.

Meteorit72 - أفضل متجر إضاءة LED على الإنترنت! سلع ذات جودة عالية ، خدمة لا تشوبها شائبة ، أوسع نطاق ، أسعار ممتازة ، ضمان.

المكونات التي تشكل تركيبات الإضاءة عالية الطاقة من أشباه الموصلات:

قاعدة الجسم عبارة عن ركيزة من السيراميك والمعدن ذات موصلية حرارية عالية. نتيجة لذلك ، يتم تحقيق الحد الأدنى من المقاومة الحرارية ويتم عزل الجسم البلوري كهربائيًا من المشتت الحراري.
بلورات الكربورندم.
المادة المتفاعلة. وهي مصنوعة على أساس كربورندوم ونتريد الألومنيوم. نتيجة لذلك ، لا تنشأ الضغوط الميكانيكية في البلورة عندما تتغير درجة الحرارة.
العاكس. يتم تنفيذ هذه الوظيفة بواسطة علبة معدنية.
العدسة تطفو. المادة التي صنعت منها هي زجاج الكوارتز. العدسة غير مثبتة بشكل صارم في الهيكل. يتم الحفاظ على موضعه من خلال الالتصاق بمادة الهلام. هذا يلغي ظهور الإجهاد الميكانيكي ويتم إجراء الضبط البؤري التلقائي في نطاق درجات حرارة واسع.

تختلف أجهزة إضاءة أشباه الموصلات عن الأجهزة القياسية في زاوية التشتت.

هذا الأخير ينبعث الضوء بالتساوي في جميع اتجاهات الفضاء. يمكن أن يكون لمصباح LED زاوية تشتت 15-120 درجة مئوية. لزيادة هذه المعلمة ، يتم استخدام عدسة متباينة. يستخدم التجميع لتضييق الزاوية ، على سبيل المثال ، لإنشاء إضاءة موضعية.

يختلف سطوع تدفق الضوء للديود ضمن الزاوية. يتم تحقيق الحد الأقصى من الإضاءة في الوسط ، والحد الأدنى - عند حواف زاوية التشتت. تؤثر هذه الخاصية على تكلفة LED. على سبيل المثال ، بالنسبة لجهاز بزاوية 180 جم ، يكون السعر أعلى من سعر مصباح LED بمعلمة 60 جم.

انتشار الضوء بمصباح LED قوي

تعتمد شدة الإضاءة لمصباح LED فائق السطوع على زاوية الشعاع واللون. لاختيار مصابيح LED فائقة السطوع المناسبة ، تحتاج إلى الخصائص التالية:

التشغيل الحالي. هذه معلمة مهمة ، لأن تساهم الزيادة الخاطئة في تدمير الجهاز. في أغلب الأحيان ، يصل تيار التشغيل لمصباح LED قوي إلى 1 أ.
طاقة كهربائية شغالة. إنه يساوي انخفاض الجهد عبر الجهاز. الحد الأدنى لقيمة الجهد هو 1.5 فولت ، والحد الأقصى هو 4 فولت ، وتعتمد الخاصية المحددة على لون الصمام الثنائي.
متوسط تصنيف القوة. يصل إلى 1 وات.
لون الإشعاع.
إضاءة. هذه القيمة محسوبة للمتر المربع الواحد.

قطبية LED للطاقة

يحتوي مصباح LED القوي ، مثل المصباح القياسي ، على ناتجين: موجب وناقص. يجب مراعاة القطبية عند الاتصال. هناك عدة طرق لتحديده:

قياس؛
اتصال IP ؛
الفحص العيني؛
البحث عن المعلومات في ورقة البيانات.

بالنسبة للطريقة الأولى ، يتم استخدام جهاز اختبار يتم تشغيله في وضع الأومتر. الطريقة الثانية تتطلب مصدر جهد ثابت. تحتوي العديد من مصابيح LED فائقة السطوع عالية الطاقة على علامات على العملاء المتوقعين ، على سبيل المثال إنها مكتوبة "+" و "-" ، مما يبسط مهمة تحديد القطبية. أيضًا ، يمكن العثور على المعلومات الضرورية في ورقة بيانات الجهاز. ومع ذلك ، لا يقدم تجار التجزئة دائمًا الوثائق الفنية. في هذه الحالة ، يمكنك استخدام الإنترنت للبحث عن وصف للجهاز حسب علامته التجارية.

مخطط الأسلاك LED للطاقة

هناك نوعان من المخططات لتوصيل أجهزة أشباه الموصلات فائقة السطوع:

بدون سائق
مع سائق.

عندما يتم توصيل العديد من الثنائيات في سلسلة ، يتم تلخيص الجهد. عند الاتصال بالتوازي ، يكون الجهد هو نفسه. يتم استخدام برنامج التشغيل لزيادة عمر خدمة الأجهزة عندما لا يتطابق جهد مصابيح LED مع جهد IP.

خصائص اللون

اللون هو المعلمة الرئيسية لجهاز الإضاءة. لا تتخلف تكنولوجيا أشباه الموصلات في هذه الحالة أيضًا ، لأن يمكن لمصابيح LED القوية إرضاء العين بمجموعة واسعة من الألوان: الأحمر والأصفر والأخضر والأبيض والأزرق.

بالإضافة إلى ذلك ، تحتوي بعض الألوان على عدة ظلال: من الأبيض البارد إلى الأبيض الدافئ ، سيكلف الصمام الثنائي الأبيض شديد السطوع نفس التكلفة. يؤثر لون مصابيح SMD LED على زاوية الشعاع.

في فجر عصر المصابيح ، بدا حتى التوهج الطفيف لعنصر ما بمثابة اختراق ، لأنه حتى العديد من القطع مجتمعة معًا لم تستهلك الطاقة عمليًا. مر الوقت ، ومعه تم تطوير منتجات مماثلة. اليوم ، لن تفاجئ أي شخص بمصابيح LED فائقة السطوع ، والتي تم استخدامها في كل مكان. ولكن على الرغم من انتشارها ، لا يعرف الناس سوى القليل عن عناصر LED هذه. مقالة اليوم ستصحح هذا الإغفال.

مصابيح LED عالية السطوع: معلومات عامة

يمكن تقسيم هذه العناصر رسميًا إلى فئتين. لقد زاد البعض من الطاقة ، والبعض الآخر مصمم بطريقة تجعلهم ، مع انخفاض استهلاك الطاقة ، قادرين على إنتاج تدفق ضوئي أكبر بعدة مرات من نظرائهم التقليديين.

أحد ممثلي هذه المصابيح فائقة السطوع هي منتجات Cree. تكلفة هذه الرقائق مرتفعة للغاية ، مما يؤدي إلى ظهور العديد من المنتجات المقلدة. يتميز المصنعون الصينيون بشكل خاص في هذا المجال. في كثير من الأحيان ، تتألق منتجاتهم في البداية أكثر إشراقًا من المنتجات الأصلية ، ولكن المنتجات المزيفة تتحلل بسرعة. بعد 10-15 ساعة من التشغيل المستمر ، يخفت الصمام الثنائي حتى فشل كامل.

إذا تحدثنا عن مكونات SMD ، فمن بينها يمكنك أيضًا العثور على مصابيح LED فائقة السطوع ، لكن استهلاكها للطاقة سيكون أعلى بكثير ، بالإضافة إلى الأبعاد. ولكن يمكن العثور على عناصر ذات أحجام صغيرة تحت العلامة التجارية Epistar. جودة جيدة وعمر خدمة طويل - هذه هي أسباب شعبية هذه المصابيح.

أنواع العناصر المتشابهة وخصائصها

في تصنيع مثل هذه المصابيح ، يتم استخدام بعض أشباه الموصلات. إذا قمنا بتقسيمها حسب النوع ، فيمكننا التمييز بين نوعين رئيسيين:

AlInGaP - تتكون منه عناصر ذات ألوان صفراء وخضراء وبرتقالية وحمراء.
InGaN - عناصر LED باللون الأبيض والأزرق والأخضر والأزرق والأخضر.

تسمح خصائص مصابيح LED فائقة السطوع باستخدامها في مناطق مختلفة تمامًا. يتم استخدامها لإضاءة الورش والشوارع والشقق. يتم تثبيت هذه العناصر أيضًا على السيارات مثل الأضواء النهارية أو الأبعاد أو المصابيح الأمامية ذات الشعاع المنخفض. ومع ذلك ، فإن الخيار الأخير يفقد شعبيته بشكل متزايد.

الحقيقة هي أن مصابيح LED فائقة السطوع تصبح شديدة السخونة أثناء التشغيل. بعد تثبيتها في مبيت المصباح الأمامي ، يتعين عليها العمل بشكل مستمر تقريبًا ، مما يؤدي إلى زيادة درجة الحرارة وتدهور سريع. ولكن كأبعاد ، والتي يتم تضمينها فقط في الليل ، عندما يكون الجو أكثر برودة في الخارج ، فقد أثبتوا أنفسهم بشكل جيد.

ولكن يمكن تسمية المنطقة الأكثر شيوعًا لتطبيق مصابيح LED فائقة السطوع بالأضواء. مثل هذا الجهاز الذي يحتوي على عناصر مثبتة فيه ، على سبيل المثال Cree ، قادر على اختراق الظلام بحزمة على مسافة تصل إلى 2-3 كم. في الوقت نفسه ، سيظل استهلاكها للطاقة عند مستوى منخفض إلى حد ما. في أغلب الأحيان ، يستخدم الصيادون خيارات الجبين عند الصيد ليلاً - يصل تدفق الضوء إلى القاع من خلال عمود مائي يبلغ 3-4 أمتار.

تطبيق مصابيح LED في صناعة السيارات

ليست كل عناصر LED مناسبة للسيارات. تحتاج العديد من الأنواع إلى طاقة 2-3 فولت فقط ، بينما تحتاج الشبكة الداخلية للسيارة إلى 12 فولتًا ، ولهذا السبب تقدم الشركة المصنعة عناصر LED متخصصة للسيارات. الشيء الرئيسي هنا هو فهم المكان الذي يمكنك فيه وضع مصابيح LED فائقة السطوع بجهد 12 فولت ، وأين لا ينبغي تركيبها. بعد كل شيء ، إذا كانت هذه العناصر على أضواء الفرامل ، فمن المحتمل أنها ستعمي سائق السيارة القادمة من الخلف ، وهذا لن يؤدي إلى أي شيء جيد. أيضًا ، يجب ألا تقوم بتثبيتها في الإضاءة الخلفية للوحة - سيكون من المستحيل القيادة ليلاً بمثل هذا "الضبط".

من المقبول تثبيت مصابيح LED فائقة السطوع عند 12 فولت في عكس الأضواء والأبعاد وأيضًا كإضاءة داخلية. في هذه الحالات ، سيكون تركيب هذه المعدات مبررًا. من الممكن تضمين مصابيح LED في الدائرة كشعاع منخفض ، ولكن في هذه الحالة ، من الضروري تنظيم تبريد هواء عالي الجودة. ومن الأمثلة على استخدام العناصر فائقة السطوع سيارات Lexus.

جهد التشغيل لعناصر LED

يعطي الكثير من الناس أهمية كبيرة لهذه المعلمة ، ولا يفهمون جوهرها. النقطة هنا هي هذا. على سبيل المثال ، إذا كتب أن تصنيف LED فائق السطوع هو 3 فولت ، فإن هذا الرقم يعني فقط انخفاض الجهد عبره. المعلمة الأكثر أهمية هي تيار التشغيل للعنصر ، والذي يمكن أن يصل إلى 1 أ.

ما يجب مراعاته عند الاختيار والتثبيت

عند اختيار مصابيح LED فائقة السطوع للسيارات أو التطبيقات الأخرى ، يجب الانتباه ليس فقط إلى الخصائص التي أعلنتها الشركة المصنعة ، ولكن أيضًا إلى مظهر المنتج وجودة تصنيعه. في كثير من الأحيان يمكن اكتشاف مزيف حتى مع الفحص البصري بالعين المجردة. قد يكون لمصابيح LED المقلدة حواف غير متساوية ، وغالبًا ما تكون الشريحة الموجودة أسفل العدسة غير متماثلة.

يجب أيضًا أن تنبه التكلفة التي تم التقليل من شأنها مقارنةً بمتوسط السوق المشتري. قبل الذهاب إلى المتجر ، من الأفضل أن تتعرف على الأسعار الموجودة على المواقع الرسمية لمصنعي هذه المنتجات - وهذا سيوفر عليك شراء سلع منخفضة الجودة.

يتطلب تركيب مصابيح LED فائقة السطوع أيضًا الامتثال لقواعد معينة. حتى مع وجود تهوية جيدة ، إذا كان هناك احتمال وجود مبرد إضافي ، فإن الأمر يستحق القيام به. يجب استخدام معجون حراري لتوصيل الشريحة بالمبرد.

إيجابيات وسلبيات استخدام العناصر فائقة السطوع

مثل أي معدات ، فإن مثل هذه المصابيح لها مؤيدون ومعارضون. وفقًا لاستطلاعات أجرتها شركة مستقلة ، كان حوالي 30٪ من المشاركين "ضد" استخدام عناصر LED. الشيء الأكثر إثارة للاهتمام هو أن سبب ظهور الموقف السلبي كان استخدام مصابيح LED فائقة السطوع للمصابيح الكاشفة. قال الناس إنه ضار جدًا عندما يضيء مثل هذا الشعاع في العين. جاء رأي غريب من سكان الولايات المتحدة الأمريكية ، حيث أجريت استطلاعات الرأي حول هذا الموضوع.

في الأساس ، فإن استخدام هذه العناصر في تركيبات الإضاءة له صفات إيجابية أكثر من الصفات السلبية. بالطبع ، إذا اشتريت منتجًا عالي الجودة يحمل علامة تجارية ، فستكون تكلفته عالية ، ومع ذلك ، فسوف يستمر لفترة أطول بكثير من الصمام الثنائي الرخيص منخفض الجودة. الشيء الرئيسي في هذا الأمر هو مقارنة قدراتك بمستوى الحاجة لمثل هذا الاستحواذ.

تلخيص ما سبق

تعد مصابيح LED فائقة السطوع حقًا ذروة تطوير عنصر LED اليوم. لا تشكو من أن تكلفتها مرتفعة للغاية. مثل أي أجهزة أخرى ، ستنخفض أسعارها بمرور الوقت. على الرغم من أنه من الممكن أن يطور المهندسون بعض الحداثة الأخرى التي من شأنها أن تتفوق على LED فائق السطوع. بناءً على وتيرة التقدم في جميع المجالات الفنية ، لا يمكن استبعاد ذلك.

إذا كان من غير المربح للبشرية استخدام مصابيح LED ، فلن يعرف عنها سوى دائرة محدودة من العلماء. لكن تبين أن المصدر الذي يحتوي على نوع جديد من الإشعاع فعال للغاية. بمرور الوقت ، بدأت البلورات الصغيرة في الجمع بين عدة قطع في حالة واحدة ، وتعلموا أيضًا كيفية زراعة بلورات فائقة ذات أحجام متزايدة. والنتيجة هي مصابيح LED فائقة السطوع ، أو ، كما يطلق عليها أيضًا ، مصابيح LED فائقة السطوع ، مع أوسع التطبيقات الممكنة.

في حد ذاته ، تم تصميم LED الأولي لجهد يزيد عن 3-5 فولت. تجعل خصائصه من الممكن استخدام مثل هذا العنصر لأغراض الإشارة والإضاءة الزخرفية. ومع ذلك ، تمكن العلماء من تطوير أجهزة أكثر قوة باستخدام عدد من الحيل. ولدت مصابيح LED فائقة السطوع عند 12 فولت. باستخدام برنامج تشغيل ، يمكن توصيل جهاز 12 فولت بجهد أعلى ، بما في ذلك شبكة 220 فولت.

تغيير سطوع النبض

الميزة الرئيسية التي يتمتع بها مصباح LED فائق السطوع بجهد 12 فولت هي انخفاض الطاقة في الشهية وفي نفس الوقت الضوء الساطع. ميزة إضافية هي التغيير المتحكم فيه في سطوع مصابيح LED ، والتي يتم استخدام وحدة تحكم. اتضح أن الجهاز الذي يستخدم مصابيح LED فائقة السطوع يمكن أن يقلل أو يزيد من شدة إشعاعه.

للتحكم في سطوع مصابيح LED ، يتم استخدام تعديل عرض النبضة. بهذه الطريقة ، يمكنك تقليل السطوع عن طريق إطفاء المصباح بشكل دوري. ينبض المصباح ، وستحدد معلمات النبض شدة توهجه.

يسمح لك مبدأ التشغيل هذا بتوسيع إمكانيات مصابيح LED عالية السطوع. نتيجة لذلك ، نحصل على وظائف:

مشاعل.
أضواء السيارة؛
إشارات ضوئية
مصابيح المنزل.

لاحظ أن المنبه يستخدم ضوء LED وامضًا لـ 5 و 12 وحتى 14 فولت ، مما يساعد على لفت الانتباه إلى نوافذ المتاجر أو العداد أو نافذة تسجيل النقد. كما تستخدم الأجهزة ذات الجهد المنخفض. تم تصميم مصباح LED الوامض بشكل مختلف قليلاً عن مصباح المؤشر التقليدي. يتم وضع رقاقة مولد النبض في حالة وجود البلورة.

في أغلب الأحيان ، تحل مصابيح LED فائقة السطوع 12 فولت محل مصابيح الهالوجين التي تعطي ضوءًا اتجاهيًا.لهذا السبب ، عند إنتاج المصابيح باستخدام مصابيح LED ، فإنهم يصنعون قاعدة قياسية E14 و GU10 وبعضها الآخر.

الميزات الهامة

تتمتع جميع مصادر الإضاءة الفائقة بنفس خصائص الإضاءة مثل مصابيح LED التقليدية:

تدفق الضوء؛
سطوع؛
الضوء الناتج عن؛
إضاءة

عند تثبيت مصباح LED بقوة 12 فولت على جهاز معين ، عليك أن تفهم أن كفاءته تعتمد على الطول الموجي للإشعاع ، أو بشكل أكثر بساطة ، على اللون. هنا جدول يوضح التبعية.

لكن عند دراسة هذه الخصائص ، لن يتمكن كل شخص من فهم الجهاز المناسب له. من الأسهل كثيرًا أن تقرر من خلال النظر إلى المعلمات الكهربائية: الجهد ، أقصى تيار أمامي ، قوة الجهاز.

بالإضافة إلى ذلك ، هناك خصائص أخرى. يمكن إنشاء مصابيح LED فائقة السطوع على أساس شريحة واحدة أو أن تكون متعددة الشرائح. خصائص مثل الطول الموجي ودرجة حرارة اللون هي المسؤولة عن لون التوهج. المعلمات المهمة هي زاوية التوهج وحجم الجسم وعدد مصابيح LED في مصباح واحد.

أدى تطوير النماذج الجديدة إلى ظهور ميزة مميزة أخرى - شكل الهيكل. تعد "سمكة البيرانا" من الأماكن المشهورة التي تستخدم لمصابيح LED فائقة السطوع بجهد 12 فولت ، وتحتوي على أربعة دبابيس. هناك أيضًا نماذج ذات خيوط ونماذج مصممة للتركيب على السطح.

يحتوي كل طراز من الجهاز على جدول معلمات خاص به ، والذي يمكنك من خلاله معرفة ميزات تشغيل هذا الجهاز.

بعض المحاذير

المشكلة الرئيسية في إنتاج مصابيح LED فائقة السطوع هي مشكلة تبديد الحرارة. يجب ألا يسخن مؤشر LED ، وإلا ستنخفض شدة الضوء بشكل لا رجعة فيه. الأجهزة فائقة السطوع عالية الطاقة معرضة بشكل خاص للسخونة الزائدة ، لذلك عند تثبيتها بنفسك ، من الضروري ضمان تبريدها باستخدام المبرد.

انتبه بشكل خاص للمعلمات الكهربائية ، وعدم السماح بالتوصيل بجهد أعلى من المحدد في التعليمات ، وتوفير التيار المسموح به فقط. وبالتالي ، ستكون المصادر فائقة السطوع قادرة على التألق لأطول فترة ممكنة.

كن حذرًا مع الأسلاك النحاسية ، لأن الانحناء أو التشوه الشديد سيؤدي إلى تغيير قوة الإشارة.

أجهزة الإضاءة ، حيث تستخدم مصابيح LED فائقة السطوع كمصادر للضوء ، لن تفاجئ أي شخص. يتزايد الطلب على هذه الأجهزة باستمرار ، ويرتبط هذا بشكل مباشر باستهلاك الطاقة المنخفض لهذه الأجهزة. بالنظر إلى أن حوالي 25-35٪ من الكهرباء المستهلكة يتم إنفاقها على الإضاءة ، فإن التوفير سيكون ملموسًا للغاية.

ولكن نظرًا للتكلفة العالية نسبيًا لمصابيح LED فائقة السطوع ، نظرًا لميزات التصميم الخاصة بها ، لم يحن الوقت بعد للحديث عن الانتقال الكامل إلى هذا النوع من الإضاءة. وفقًا للخبراء ، ستستغرق هذه العملية من 5 إلى 10 سنوات ، وهذا هو الوقت الذي سيستغرقه تصحيح الأخطاء وإدخال تقنيات جديدة.

باختصار عن الكفاءة

تعتبر كفاءة جهاز الإضاءة هي نسبة التدفق الضوئي المتولد (يقاس باللومن) إلى الكهرباء المستهلكة (بالواط). تبلغ كفاءة المصباح الخيطي عالي الجودة حوالي 16 لومن لكل وات ، وفلوريسنت (موفر للطاقة) أربع مرات أكثر (64 لومن / وات) ، وللمصابيح النهارية الطويلة يكون هذا الرقم حوالي 80 لومن / وات.

إن كفاءة مصابيح LED فائقة السطوع ، والتي يتم إنتاجها بكميات كبيرة حاليًا ، هي تقريبًا نفس كفاءة مصابيح الفلورسنت. يرجى ملاحظة أننا نتحدث عن الإنتاج الضخم. بالنسبة للحد النظري لمصادر LED فائقة السطوع ، يتم تحديده بواسطة عتبة 320 lm / W.

كما وعد العديد من الشركات المصنعة ، في السنوات القليلة المقبلة ، يمكن زيادة الكفاءة إلى مستوى 213 لومن / وات.

تأثير ميزات التصميم على التكلفة

لتصنيع مصادر إضاءة LED فائقة السطوع ، يمكن استخدام إحدى طريقتين:

للحصول على ضوء قريب من اللون الأبيض في الطيف ، يتم استخدام ثلاث بلورات مثبتة في غلاف واحد. واحد أحمر ، والثاني أزرق ، والثالث أخضر ؛
يتم استخدام البلورة التي تنبعث في الطيف الأزرق أو فوق البنفسجي ، وتضيء العدسة المطلية بالفوسفور ، ونتيجة لذلك ، يتم تحويل الإشعاع إلى ضوء قريب من الطيف الطبيعي.

على الرغم من حقيقة أن الخيار الأول أكثر فعالية ، إلا أن تنفيذه أغلى إلى حد ما ، مما يؤثر سلبًا على انتشاره. بالإضافة إلى ذلك ، فإن طيف الضوء المنبعث من مثل هذا المصدر يختلف عن الطبيعي.

الأجهزة المصنوعة باستخدام التقنية الثانية لديها كفاءة أقل. يجب أيضًا أن يؤخذ في الاعتبار أن اللومينوفور يحتوي على مركب معقد يعتمد على السيريوم والإيتريوم ، وهي ليست رخيصة في حد ذاتها. في الواقع ، هذا ما يفسر التكلفة العالية نسبيًا لمصابيح LED ذات الإضاءة البيضاء فائقة السطوع. يظهر تصميم مثل هذا الجهاز في الشكل.

التعيينات:

أ - موصل مطبوع ؛
ب - قاعدة مع زيادة التوصيل الحراري ؛
ج - حالة وقائية للجهاز ؛
د - معجون اللحام ؛
E - الكريستال LED الذي ينبعث منه ضوء فوق بنفسجي أو أزرق ؛
و - طلاء الفوسفور.
G - الغراء (يمكن استبداله بسبيكة سهلة الانصهار) ؛
H - سلك يربط البلورة والإخراج ؛
ك - عاكس
J - قاعدة إزالة الحرارة ؛
L - خرج الطاقة ؛
م هي الطبقة العازلة.

تركيب الميزات

يتأثر تشغيل مصابيح LED فائقة السطوع بدرجة تسخين البلورة ووصلة p-n نفسها. تعتمد مدة خدمة الجهاز بشكل مباشر على الأول ، ويعتمد مستوى التدفق الضوئي على الثانية. لذلك ، من أجل عمر خدمة طويل لمصابيح LED فائقة السطوع ، من الضروري تنظيم المشتت الحراري الموثوق به ، ويتم ذلك باستخدام المبرد.

يجب أن ندرك أن القواعد الموصلة حرارياً لهذه أشباه الموصلات توصل الكهرباء بشكل عام. لذلك ، عند تثبيت عدة عناصر على مشعاع واحد ، يجب توخي الحذر لضمان عزل كهربائي موثوق للقواعد.

تتشابه قواعد التثبيت المتبقية تقريبًا مع الثنائيات التقليدية ، أي أنه يجب مراعاة القطبية ، سواء عند تثبيت الجزء نفسه أو عند توصيل الطاقة.

ميزات التغذية

نظرًا للتكلفة العالية نسبيًا لمصابيح LED فائقة السطوع ، من المهم جدًا استخدام مصادر طاقة موثوقة وعالية الجودة لتشغيلها ، نظرًا لأن عناصر أشباه الموصلات هذه ضرورية للحمل الزائد الحالي.

بعد وضع الطوارئ ، قد يظل الجهاز قيد التشغيل ، ولكن سيتم تقليل قوة تدفق الضوء المنبعث بشكل كبير. بالإضافة إلى ذلك ، من المحتمل أن يتسبب هذا العنصر في إلحاق الضرر بمصابيح LED الأخرى المتصلة بشكل مشترك.

قبل التحدث عن برامج تشغيل مصابيح LED فائقة السطوع ، دعنا نتحدث بإيجاز عن ميزات مزود الطاقة الخاص بهم. بادئ ذي بدء ، عليك أن تأخذ في الاعتبار العوامل التالية:

تعتمد قوة تدفق الضوء المنبعث من هذه العناصر بشكل مباشر على حجم التيار الكهربائي المتدفق من خلالها ؛
تتميز مصابيح LED فائقة السطوع بـ CVC غير الخطي (خاصية الجهد أمبير) ؛
درجة الحرارة لها تأثير قوي على الخصائص IV لهذه الأجهزة شبه الموصلة.

يوجد أدناه التغيير في CVC عند درجة حرارة عنصر أشباه الموصلات (superbright smd-LED) 20 درجة مئوية و 70 درجة مئوية.

كما يتضح من الرسم البياني ، عندما يتم تطبيق جهد ثابت قدره 2 فولت على أشباه الموصلات ، يتغير التيار الكهربائي الذي يمر عبره اعتمادًا على درجة الحرارة. عندما يتم تسخين البلورة إلى 20 درجة مئوية ، فإنها تساوي 14 مللي أمبير ، وعندما ترتفع درجة الحرارة إلى 70 درجة مئوية ، فإن هذه المعلمة تتوافق مع 35 مللي أمبير.

ستكون نتيجة هذا الاختلاف تغييرًا في قوة تدفق الضوء عند نفس جهد الإمداد. بناءً على ذلك ، من الضروري عدم تثبيت الجهد ، ولكن التيار الكهربائي الذي يمر عبر أشباه الموصلات.

تسمى مصادر الطاقة هذه محركات LED ، فهي مثبتات تيار عادية. يمكن شراء هذا الجهاز جاهزًا أو تجميعه بنفسك ، في القسم التالي سنقدم بعض مخططات التشغيل النموذجية.

سائق الصمام محلية الصنع

دعنا نلفت انتباهك إلى العديد من الخيارات للسائقين استنادًا إلى دوائر دقيقة متخصصة من نظام الطاقة الأحادي ، والذي يؤدي استخدامه إلى تبسيط التصميم إلى حد كبير. يتم تقديم المخططات كمثال ، ويمكن العثور على وصف كامل للتضمين النموذجي في ورقة البيانات الخاصة بالدوائر الدقيقة.

يعتمد الخيار الأول على محول MP4688 التدريجي.

يمكن لبرنامج التشغيل هذا العمل بجهد من 4.5 إلى 80 فولت ، والحد الأقصى للتيار الكهربائي الناتج هو 2 أ ، مما يسمح لك بتشغيل المصباح على مصابيح LED فائقة السطوع عالية الطاقة. يتم تنظيم مستوى التيار الكهربائي الذي يمر عبر مصابيح LED بواسطة المقاومة R FB. يتيح لك تنفيذ تعتيم PWM بتردد 20 كيلو هرتز تغيير التيار المتدفق عبر LED بسلاسة.

الإصدار الثاني من برنامج التشغيل يعتمد على شريحة MP2489. يتيح غلافها المدمج (QFN8 أو TSOT23-5) إمكانية وضع السائق في قاعدة MR16 التي تستخدمها مصابيح الهالوجين ، مما يسمح باستبدال الأخير بمصابيح LED. يظهر مخطط اتصال MP2489 نموذجي في الشكل.

تسمح لك الدائرة أعلاه بتشغيل مصباحي LED متوازيين ، كل منهما بتيار عمل 350 مللي أمبير.

يعتمد أحدث إصدار من برنامج التشغيل على شريحة MP3412 ، والتي يمكن استخدامها في المصابيح المحمولة. السمة المميزة لهذه الدائرة هي القدرة على العمل من بطارية AA.

تأسست في عام 1987 في الولايات المتحدة الأمريكية (الولايات المتحدة الأمريكية) ، شرعت شركة Cree في إنشاء أجهزة أشباه الموصلات تعتمد على كربيد السيليكون (SiC) ونتريد الغاليوم (GaN). ساهم العمل المشترك مع الزملاء اليابانيين في التطور السريع للتكنولوجيا الجديدة ، ونتيجة لذلك ، ظهور أول مصابيح LED عالية الطاقة من سلسلة XLamp. في عام 2006 ، أخذ المطورون علامة بارزة تبلغ 100 لومن / وات ، في 2010 - 200 لومن / وات ، وفي 2012 - 250 لومن / وات ، بعد أن تغلبوا على الحد الأقصى النظري التالي لبلورات من هذا النوع. اليوم ، تمكن كري من أن يثبت بانتظام للمنظرين الاحتمالات التي لا تنضب في تحسين مصادر الضوء ذات الحالة الصلبة.

بالإضافة إلى XLamp المشهور عالميًا ، تحتل الشركة الأمريكية مكانة رائدة في إنتاج مصابيح LED عالية السطوع منخفضة السطوع وعالية السطوع ، والتي لا يقل الطلب عليها في تصميم المعدات الإلكترونية. لا تقتصر منتجات Cree على الثنائيات الباعثة للضوء. نفذت مختبراتها بنجاح مشاريع لإنشاء ثنائيات شوتكي عالية الجهد وترانزستورات ذات تأثير مجال ميكروويف.

مصابيح LED قوية

مع العديد من الاكتشافات الرائدة على مدى السنوات الخمس الماضية وإدخال نماذج جديدة من مصابيح LED ومصفوفات COB LED إلى العالم ، تواصل Cree تحسين قوة وكفاءة منتجاتها. يتم تمثيل المجموعة الأولى من مصابيح LED بعينات قوية من سلسلة XLamp ، والتي تتكون من عدة عائلات تختلف في تكنولوجيا الإنتاج وعوامل الشكل وبعض المعلمات الفنية. في سلسلة XLamp ، يمكن التمييز بين مجموعتين كبيرتين من الصمامات الثنائية الباعثة للضوء: أحادية الشريحة ومتعددة الشرائح.

شريحة واحدة

تعد مصابيح LED أحادية الشريحة من Cree أصغر أعضاء عائلة XLamp. تتمتع بكثافة عالية وشدة مضيئة ، الأبعاد الهندسية لمصابيح LED من سلسلة XQ هي 1.6x1.6 ملم. لقد غيرت مصابيح LED من هذه السلسلة فكرة نمط توزيع الضوء القياسي ، ووجهته أقرب إلى الحواف. يتيح هذا الأسلوب المبتكر إمكانية تنفيذ وحدات الإنارة بزاوية شعاع عريضة باستخدام عدد أقل من مصابيح LED. تتراوح زاوية الإضاءة لمصابيح LED من سلسلة XQ من 100 إلى 145 درجة. واحدة من أحدث التطورات في Cree هي XQ-E LEDs عالية الكثافة. تمكن المهندسون الأمريكيون من استخراج قوة 3 وات من بلورة صغيرة ، وتحويلها إلى تدفق ضوئي قدره 334 لومن.

يحتوي الخط الكامل من الثنائيات الباعثة للضوء ، المبني على شريحة واحدة ، على عرض ألوان ممتاز (CRI 70-90).

Multichip

بعد أن وصلت إلى علامة 3000 مللي أمبير ، بدأت الشركات المصنعة لمصادر الإضاءة الصلبة في زيادة الطاقة عن طريق زيادة الجهد. حققت شركة Cree الأمريكية نتائج رائعة في هذا الاتجاه ، حيث قدمت المعايير العالمية الجديدة لجهد إمداد LED. تقدم Cree عدة سلاسل من مصابيح LED متعددة الشرائح مصنفة من 6 إلى 72 فولت. يمكن تقسيم جميع مصابيح LED البيضاء متعددة الشرائح SMD من Cree إلى ثلاث مجموعات فرعية كبيرة: الجهد العالي ، وقدرة تصل إلى 4 وات وما فوق. تشمل المجموعات الفرعية المنفصلة من الصمامات الثنائية الباعثة للضوء متعددة الرقائق مصفوفات COB القوية واللون ومصابيح LED الزرقاء الملكية.

ما يصل إلى 4 واط

يتم تمثيل خط المصابيح على عدة بلورات ، بقوة إجمالية تصل إلى 4 وات ، من خلال 6 صمامات ثنائية مشعة للضوء في الحالات: MX و ML. من حيث المعايير الفنية ، يتم توحيدهم بزاوية مضيئة تبلغ 120 درجة وظلالين لونية محتملة: أبيض بارد ودافئ. وجدت سلسلة MX حلاً وسطًا بين خرج الضوء واستهلاك الطاقة. من خلال زيادة جهد الإمداد ، تمكن المطورون من تحقيق موثوقية عالية دون تقليل جودة الإضاءة.

يتم وضع سلسلة LED ML و MX في السوق كأجهزة بمتوسط تكلفة السعر.

أكثر من 4 واط

لا تعتمد Cree على أمجادها ، فقد واصلت "سباق اللومن" وقدمت جيلًا جديدًا من مصابيح LED متعددة الشرائح بقوة تزيد عن 4 واط. تعد بلورات سلسلة MT-G أكبر ممثلي المجموعة ، ولديها قوة تصل إلى 25 واط.
حداثة من Cree هي سلسلة XHP (Extreme High Power) LED ، والتي تمثلها 4 طرز. أكبر ممثل يتم تصنيعه في علبة مقاس 7 × 7 مم ويستهلك 12 وات ويخرج 1710 لومن. أعطى ظهور XHP زخماً لتطوير تصاميم إضاءة جديدة بتكاليف أقل للبصريات الثانوية ونظام التبريد.

إمداد الجهد العالي (12-46 فولت)

تعد مصابيح LED HVW (عالية الجهد الأبيض) من Cree ترادفًا لإخراج الضوء الضخم وحجم الحزمة الصغير. نظرًا لوجود أبعاد مدمجة ، فقد تجاوزوا تجميعات LED بترتيب من حيث الحجم ، حيث بدأ استخدامها في إنتاج مصابيح التعديل التحديثي. تتميز المصابيح ذات القاعدة E14 و E27 القائمة على HVW بكفاءة عالية وأبعاد أصغر للسائق والرادياتير من نظيراتها في الصمامات الثنائية الباعثة للضوء ذات الجهد المنخفض.

ملون

بالتوازي مع تحديث مصابيح LED البيضاء ، تعمل Cree على زيادة إمكانات مصابيح LED الملونة ، والتي هي مطلوبة في الإضاءة الداخلية الزخرفية والإضاءة الخارجية المعمارية وإضاءة النباتات الاصطناعية. مع مجموعة واسعة من الألوان ، تتميز سلسلة XP-E بإضاءة عالية في هيكل 3.45x3.45 مم. تتميز سلسلة XQ-E بأبعاد أصغر تبلغ 1.6 × 1.6 مم ، مما جذب انتباه المزارعين. يوفر انضغاط XQ-E HI وعدم وجود عدسة مقببة شعاع الضوء المستهدف المطلوب لنمو نباتات الاحتباس الحراري بكفاءة. تتميز مصابيح LED من سلسلة MC-E RGB + W و XM – L RGB + W بإمكانية ضبط درجة حرارة اللون والسطوع ، فضلاً عن إمكانية الضوء الأبيض البارد.

تصنف مصابيح LED ذات اللون الأزرق الملكي XLamp من Cree كمجموعة منفصلة نظرًا لميزات التصميم الخاصة بها ، وهي تقنية "الفوسفور عن بُعد". يكمن جوهرها في تطبيق الفوسفور ليس على البلورة ، ولكن على السطح الداخلي للبصريات الثانوية. والنتيجة هي شعاع ضوئي عالي الكفاءة مع طيف انبعاث ضيق "أزرق غامق". يتم إنتاج XLamp Royal Blue في علب XP و XR و XQ و XB و XT و ML القياسية وتتميز بتكلفة أقل.

تستمر تقنية COB (Chip-on-Board) في التحسن ، وزيادة الطاقة من خلال التكنولوجيا المحسنة وزيادة كثافة تركيب LED. يتم تمثيل خط Cree's COB بواسطة سلسلة CXA و CXB. حجم أكبر مصفوفة CXA هو 34.85 × 34.85 مم ، وتدفقها الضوئي 12000 لومن. يتم تصنيع قوالب CXB المحسّنة على منصة CS5 الجديدة ، ولكنها قابلة للتبديل تمامًا مع CXA. على سبيل المثال ، CXB 3590 Studio LED المتخصص هو جيل جديد من خط COB مع مؤشر CRI لأكثر من 95 ، مصمم لبناء معدات التصوير.

مصابيح LED عالية السطوع

تشكل مصابيح Cree LED فائقة السطوع المجموعة الكبيرة الثانية - High-Brightness ، والتي يتميز ممثلوها بقيمة تيار منخفضة من 20 إلى 70 مللي أمبير. يوجد في المجموعة 4 أسطر من مصابيح LED ، والتي تختلف في التنفيذ. بفضل هذا التوحيد ، يمكن للمصنعين تصميم هياكل من عوامل الشكل والأغراض المختلفة.

PLCC

يتكون خط PLCC من Cree من مصابيح LED مصممة لتركيب السطح. بغض النظر عن لون التوهج ، يتم تجميعها على بلورة واحدة أو أكثر. يتضمن الخط مجموعة واسعة من ثنائيات SMD الباعثة للضوء بألوان وأحجام مختلفة. من بين المنتجات الجديدة ، يجدر تسليط الضوء على الصمام الثنائي CLYBA-FKA RGB في حزمة PLCC-6 ، والذي يستخدم في تشكيل لوحة النتائج مع خط تشغيل.

ص 4

الممثل التالي لمصابيح LED فائقة السطوع هو SuperFlux ، المعروف باسم Piranha. يوزع غلاف راتنجات الايبوكسي مربع الشكل مع عدسة مقعرة أو محدبة أو بيضاوية تدفق الضوء بالتساوي عند زاوية تشتت معينة. أربعة دبابيس معدنية تضمن التثبيت الآمن في ظروف الاهتزاز العالية. تم تثبيت LED P4 من Cree في الكشافات وأضواء إشارة السيارة وما إلى ذلك.

دائري

يوفر جيل Cree الجديد من مصابيح LED المستديرة ذات التيار المنخفض خرج إضاءة فائقًا. جسمهم مصنوع من راتنجات الايبوكسي الضوئية بقطر 5 مم. الاستهلاك الحالي هو 20 مللي أمبير فقط. تحتوي المصابيح الدائرية الملونة على العديد من التعديلات ، تختلف في شدة الضوء وزاوية التوهج. يتوفر C535A-WJN و C503D-WAN باللون الأبيض بدون سدادات ، بينما تم تجهيز الطرز الأخرى بمراكز توقف.

بيضاوي

يركز إنتاج مصابيح LED البيضاوية على إنشاء شاشات LED ذات أبعاد كبيرة ، وهو أمر مطلوب عند إنشاء لوحات إعلانية في جميع أنحاء العالم. يبلغ حجم مصابيح LED البيضاوية Cree 4 مم. يسمح تصميمها الفريد بانبعاث الضوء في اتجاهين: على طول المحور X وعلى طول المحور Y ، كما هو موضح في المواصفات الفنية. جنبا إلى جنب مع نظرائهم الدائرية ، فهي مصممة لتيار 20 مللي أمبير ، مقاومة لأشعة الشمس ودرجة الحرارة والتغيرات في الرطوبة. تتميز مصابيح LED البيضاوية بكثافة إضاءة أقل بسبب زاوية التشتت الكبيرة.

توفر شركة Cree الأمريكية أكثر من ثلاثة أرباع الطلب العالمي على كربيد السيليكون المناسب لإنتاج أشباه الموصلات ، بما في ذلك مصابيح LED. مع وجود دورة إنتاج كاملة من البلورات المتنامية إلى إنشاء المصابيح ، تشارك الشركة بشكل مباشر أو غير مباشر في إعادة المعدات التقنية لأنظمة الإضاءة للعديد من الشركات في العالم.

إن تقليل تكلفة مصابيح LED عالية الطاقة وتقليل الفاصل الزمني بين التطوير والإنتاج التسلسلي هما حقيقتان لا جدال فيهما تؤكدان موثوقية التعاون مع Cree. تعمل الشركة وفقًا لتوجيه RoHS ، الذي يحد من محتوى المواد الضارة في المنتجات الموردة إلى السوق.