Ivalt.ru

И-Вольт
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Светодиоды сила тока влияние

Как правильно понимать технические характеристики светодиодов – краткое разъяснение

Многие производители светодиодов пытаются сохранить свои позиции на рынке за счет того, что предоставляют минимальный объем технической информации о своих продуктах, и даже та информация, которую мы получаем, не рассказывает нам всю правду. Но это информация, которая нам действительно нужна, когда мы хотим указать в спецификации технические характеристики светодиодного продукта.

Фотометрические характеристики

Номинальный световой поток (люмены: лм)

Традиционно показатель светового потока зависел от интенсивности света, излучаемого источником освещения, независимо от влияния светильника и любого оптического устройства управления. Нет причин, по которым производители светодиодов должны были указывать какие-либо характеристики иначе, чем они есть на самом деле, но этот простой параметр намеренно вводил в заблуждение из-за того, что некоторые светодиоды не являются независимыми устройствами, а встроены непосредственно в светильник. Но этого следует коснуться при обсуждении параметра «Коэффициент полезного действия источника света» (см. ниже). В отношении светодиодных панелей указание этих параметров особенно вводило в заблуждение.

Эфективность светодиодного светильника (люмен на Ватт: лм / Вт)

Это тот показатель, за которым «гнался» каждый производитель последние десять лет и даже более длительный период. Сначала настоящей целью было превысить уровень эффективности, который требовался в соответствии с нормативными положениями, регламентирующими уровень энергоэффективности. Эта цель была достигнута несколько лет назад.

Есть предположение, что стремление к постоянному повышению показателей энергоэффективности приведет к ухудшению качества осветительных систем, поскольку более высокая светоотдача светильников будет способствовать меньшей равномерности освещенности в пространстве, и все это в попытке удержать показатели световой эффективности.

Световая отдача (коэффициент полезного действия источника света: LOR)

Существуют два показателя светового потока; световая отдача самого источника света и показатель световой отдачи светильника, который учитывает потери, получаемые внутри корпуса и оптической системы. Коэффициент полезного действия источника света (LOR) — это разница между этими двумя значениями.

В мире не существует на 100% эффективного светильника, несмотря на заявления некоторых производителей светодиодов об обратном. Как только источник света подключается к светильнику, выходные характеристики источника света меняются. Каждый светильник должен иметь коэффициент полезного действия, хотя многие производители и предпочитают не рассказывать вам, что это такое.

Распределение интенсивности (измеряется в канделах: кд)

Кривая в полярной системе координат — это краткая характеристика, которая говорит вам, с каким светильником вы имеете дело. Она моментально выявляет, например, имеет ли потолочный светильник узко направленный луч света или широко направленный.

Показатель максимальной интенсивности обычно находится в центре светового луча. Параметр интенсивности по краям луча обычно указывается в половину от максимальной интенсивности.

Несмотря на то, что ситуация в какой-то степени улучшилась, все еще есть ощущение, как будто производители светодиодов решили, что фактические эксплуатационные качества светильника не имеют значения, будь то узко направленный луч точечного светильника или широко направленный луч осветительного прожектора, это не важно.

Читать еще:  Освещение участка без проводов

Номинальный срок службы светодиодов

Инженер по устройствам освещения Джеймс Хукер проводит испытания на проверку срока службы устройств

Просто указывать параметр номинального срока службы как некое количество часов, пожалуй, не имеет смысла. Этот показатель нужно приводить вместе с уточняющей метрикой — снижением светового потока в течение определенного количества часов. Обычно это показывают как параметр «Lx», где x — процент, оставшийся от первоначального уровня световой отдачи.

Указанный параметр «50 000 часов при L70» означает, что светильник потеряет 30% света за 50 000 часов.

«50 000 часов при L90» говорит нам о том, что светильник теряет только 10% света за тот же период времени.

С данным параметром связана другая метрика – «процент отказов». Речь идет о процентной доле светодиодных модулей, которые могут выйти из строя к тому моменту, когда светильник достигнет номинального срока службы. Вы не увидите этот параметр в технических спецификациях.

Цветовые характеристики

Все источники света деградируют в процессе эксплуатации, и светодиод не является исключением. В процессе использования светодиодов, с ними происходят две вещи, световая отдача снижается и ухудшается качество цвета. Правильно описанные технические характеристики будут содержать данные об этих изменениях в процессе эксплуатации.

Индекс цветопередачи (CRI)

Индекс цветопередачи показывает, насколько эффективно работает источник белого света, точно отображая цвета, которые он освещает. Идеальный параметр CRI будет равен 1; приемлемый CRI для большинства систем освещения в сфере жилой и коммерческой недвижимости — выше 0,8. Следует избегать устройств с индексом цветопередачи ниже 0,8.

Коррелированная цветовая температура (CCT)

Цветовая температура источника белого света обозначает то, насколько «теплым» или «холодным» кажется свет. Данный параметр измеряется в кельвинах (К) — чем выше показатель, тем «холоднее» свет. В домашних условиях обычно предполагается использование освещения с цветовой температурой около 2700K, что похоже на цветовую температуру традиционных ламп накаливания; в помещениях в сфере коммерческой недвижимости обычно используют освещение в диапазоне 3000K — 4000K. Новые тенденции в освещении транслируют подход «освещение для здоровья», поддерживающий суточные биоритмы. Это привело к более широкому использованию цветовой температуры естественного дневного света, превышающей 5000K.

Исторически сложилось так, что одной из основных проблем многих источников освещения была тенденция продолжать использовать лампу долгое время после того, как ее цветовые характеристики ухудшились до такой степени, что лампу уже нельзя использовать. Светодиод здесь не является исключением, и в течение расчетного срока службы можно ожидать, что цветовые характеристики могут ухудшиться. Параметр расчетного срока службы светодиода должен учитывать эту деградацию, а также снижение показателя светового потока. Лишь некоторые компании учитывают этот аспект.

Есть два показателя, которые действительно полезно указывать: цветопередача и цветовая температура в конце расчетного срока службы (L70 и прочие)

Пороги цветоразличия (бины)

Упрощенная версия порогов цветоразличия. Предоставлено: Xicato

В отношении светодиодов также введена новая метрика; «пороги цветоразличия» (McAE). Это стало необходимо из-за несоответствия цветовых характеристик светодиодов после того, как они миллионами штук выходят с промышленных сборочных линий. Параметр «порогов цветоразличения» основан на принципе «едва заметной разницы» между светодиодными чипами. Когда партия чипов имеет одинаковую светоотдачу, их относят к одному порогу цветоразличения. Чем больше разброс показателей, тем большее количество порогов цветоразличения получается.

Читать еще:  Маркировка выключателей освещения пуэ

Хороший производитель, как правило, поставляет продукцию, имеющую два или три порога цветоразличения. Если заявленное количество порогов превышает шесть, ищите другой светодиод.

Опять же, по мере того, как светодиоды приобретают большой срок службы и их цветовые характеристики ухудшаются, количество порогов цветоразличения увеличивается, показывая деградацию изначально заданных показателей цветопередачи. Таким образом, еще одна метрика была бы ценной: отклонение показателя порогов цветоразличения в течение номинального срока службы.

Настраиваемые белые цвета

То, что не так давно стало важным — это цветовые характеристики «настраиваемых источников белого цвета». Это многоканальные источники светодиодного света, где настройки белого света можно смещать в диапазоне между «теплыми» и «холодными» температурами. Что редко указывают — это влияние на цветопередачу, когда идут по всему диапазону. В идеале, изменяющиеся цветовые температуры будут следовать за кривой «идеального излучателя» в соответствующем цветовом диапазоне температур. Появятся системы освещения, для которых эта информация будет чрезвычайно важна.

Электрические характеристики

Любой светодиодный светильник является, прежде всего, электрическим устройством, и есть параметры работы светодиодов, о которых необходимо сообщать в технической спецификации.

Номинальная входная мощность (в Вт)

Входная мощность имеет отношение к общей мощности, потребляемой светильником, включая любое управляющее устройство в цепи.

Управляющий ток (в мА)

Яркость светодиода зависит от управляющего тока драйвера. Чем выше управляющий ток, тем выше светоотдача, но срок службы светодиода снизится. Стандартное значение управляющего тока составляет 350 мА, но может быть и по-другому.

Хорошие или неожиданно высокие показатели световой отдачи могут быть результатом того, что драйвер имеет более высокое напряжение, и, как следствие, показатели расчетного срока службы могут колебаться.

Коэффициент мощности

По своей природе электрическая схема светодиода имеет низкий коэффициент мощности, менее 0,5.

Хотя от производителей не требуется улучшать коэффициент мощности любого светильника с номинальной мощностью менее 26 Вт, это должно быть само собой разумеющимся для любого производителя, который привержен хорошим технологиям и заявляет хорошие показатели.

Ни один светодиодный светильник не должен иметь коэффициент мощности ниже 0,85.

О питании светодиодов пульсирующим током

Светодиод, как следует из названия, пропускает ток только в одном направлении, но выбор остается довольно широким. Можно питать его именно что постоянным током, можно отдельными импульсами (скажем, ШИМ), или током треугольной формы, где на постоянную составляющую наложены пульсации 5-10%, как это часто бывает на выходе DC-DC конвертора.

На вопрос, что эффективнее, ответ однозначный: постоянный ток и никак иначе!

Читать еще:  Встраиваемый выключатель света размеры

Световой поток в лучшем случае зависит линейно от силы тока, а на самом деле в какой-то момент его рост замедляется, частично из-за насыщения люминофора, частично из-за Оже-рекомбинации носителей заряда, при которой кинетическая энергия электронов и дырок бесцельно уходит в тепло.

Напряжение же при увеличении силы тока растет, причем как на самом PN-переходе, так и на омическом сопротивлении. Получается вариационная задача, ответ которой прост — ток не должен меняться вообще, если он будет пульсировать вокруг некоторого среднего, это может только уменьшить световой поток (при той же величине среднего тока) и увеличить потребляемую мощность.

Зачастую, однако, требуется количественный ответ — насколько снизится общий к.п.д светильника, если вместо постоянного тока мы применим пульсирующий той или иной формы? Ведь чем сильнее мы хотим сгладить пульсации, тем более массивные нужны конденсаторы и дроссели, регулировка яркости может стать более сложной, ведь одно дело сделать источник постоянного тока и время от времени отключать его с внешнего ШИМа, а другое — получить источник тока, плавно регулируемый от нуля. Наличие точного ответа позволит сделать разумный выбор между многочисленными схемотехническими решениями.

Сегодня добавил такую фичу в свой Led_luminance_vs_power, как всегда грубовато в плане юзер-интерфейса, но работать можно.

В описании светодиода мы теперь можем задать, каким именно током мы его питаем, причем отдельно можно задать высокочастотные и низкочастотные пульсации. Скажем, если светодиод подключен к драйверу, который дает пульсации 10% треугольной формы на частоте 40 кГц, поставим галочку «ВЧ пульсации», тип — треугольные, ампл. 0.1 (она здесь замеряется относительно среднего тока). Если же мы еще задействовали ШИМ-вход и подаем туда импульсы с частотой 1 кГц и заполнением 0.1 (т.е за импульсом в 0,1 мс следует пауза 0,9мс), то надо еще поставить галочку «НЧ пульсации», дальше все по тексту.

Конкретные частоты программу не интересуют, НЧ пульсации считаются существенно более медленными, чем ВЧ, т.е модулируют их.

Результаты применения ШИМ показаны выше, а влияние пульсаций треугольной формы (что характерно для понижающих DC-DC преобразователей) — ниже.

Как видно, ШИМ — не лучшее решение. Его можно использовать, но перед светодиодом должен стоять фильтр, который львиную долю пульсаций вырежет, иначе мы серьезно теряем в эффективности, до 30-40%. Пульсации треугольной формы куда менее страшны, даже 100% пульсации (т.е ток линейно растет от нуля до удвоенного среднего, линейно падает до нуля и т.д.) понижают эффективность на 12%, а пульсации в 25% — лишь на 2%, жить можно.

Свежую версию программы можно скачать отсюда.

Осталось немного — скоро вернемся к практике! Те светильники, которые я сделал несколько лет назад, работают до сих пор, но хочется сделать еще лучше.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector