Осмысление характеристик светодиодов

Материал от бренда Philips Lighting

Авторы: Rudi Hechfellner менеджер по приложениям и Steve Landau директор по связям Philips Lumileds.

Перевод на русский язык - Ступичев Василий. ООО «МТ Электро», г.Екатеринбург.

Понимание и сравнение характеристик светодиодов (LED) на первый взгляд кажется простым делом: взять документацию на источники, сравнить значения, оценить показатели эффективности и обслуживания люмена, принять решение. К сожалению, часто закупка или проектное решение, основаны на известных числах, полученных из более ранних документов – без анализа того, как LED проявят себя в реальных эксплуатационных режимах, что может привести к неудовлетворительным результатам и существенным деловым рискам.
Эта статья описывает инструменты, которые можно использовать для оценки того, как будет вести себя LED в реальных условиях эксплуатации.

LED лампа

Использование инструментов лучше всего иллюстрировать с помощью примера. Представьте, что вы должны спроектировать LED лампу с высокими выходными характеристиками. В среднем, лампа должны быть способна к работе в течении 50000ч., со снижением светового потока за этот период до уровня 70% от начального значения.
Ключевая часть этой задачи состоит в выборе соответствующей марки LED, как источника света.
Рассмотрим пример, который сравнивает высокоэффективные LED от четырёх ведущих производителей, названых здесь как MFR 1-4. Используются публично доступные документы, составленные самими изготовителями, содержащие информацию о изделиях. Для примера приведём в табл.1 данные выходных световых величин, для 4 светодиодов.


Эти данные не позволяют адекватно оценить эффективность каждого, т.к. световой поток для MFR3 приведён при рабочем токе 700мА. В результате, сравнивая светодиоды с разным рабочими токами, мы ошибаемся в выборе. Табл.2, отражает значения световых потоков для всех светодиодов, приведённые к одном и тому же значению рабочего тока 700мА.


Для трёх других светодиодов можно представить график 1, который показывает изменение светового потока относительно значения рабочего тока. Очевидно, что при большем значении рабочего тока, светодиоды могут обеспечивать больший световой поток.


Из табл.2 мы видим, что MFR 3 больше не лидер по световому потоку, но сравнения ещё не закончены. Значения приведены без учёта фактических рабочих температур. Для этого, нам необходимы графики отклонения параметров в зависимости от температуры, приведённые в документации на светодиоды каждого из производителей. Первым делом мы должны определить условия, в которых наши светодиоды будут работать: окружающая температура и тепловое сопротивление светильника. Используя общепринятые допущения (окружающая температура 25С и маленький радиатор), светоотдача, приведённая в табл3, поразительно изменилась, относительно значений в Табл2.


Первый интересный факт, который говорит о том, что MFR3, вообще не может быть использован в таких условиях, т.к. из-за высокого значения теплового сопротивления в светодиоде температура кристалла достигает 141С, что на 16С выше максимально допустимого значения.
Так же интересно изменение значения у MFR1, что значительно уменьшилось при данных условиях. Теперь мы имеет более реальные основания, что бы сравнивать различные марки светодиодов. Но мы все ещё не принимали во внимание требования для обеспечения 70% светового потока по истечении 50000ч эксплуатации. Снова, обращаясь к документации, внимательно изучаем эксплуатационные режимы, которые обеспечивают нормируемые показатели для светодиодов. См. Табл.4 Для MFR4, расчётный режим эксплуатации (130С) совместим с режимом, обеспечивающим 50000ч работы при температуре кристалла не более 135С.


Так что теперь мы знаем, что MFR4 обеспечит нам не менее 133 люмен в начальном состоянии и снизит свой световой поток до уровня 70% от начального за период в 50000ч. В табл.4 так же показаны условия, при которых MFR2 сможет обеспечить уровень светового потока не менее 70% от начального значения в течении 50000ч: температура кристалла светодиода должна быть не более 85С. Но в нашем примере, при работе светодиода с током в 700мА, для обеспечения высокого светового потока, MFR2 выходит на значительно большее значение температуры 128С.

Простое решение

Самым простым решением для снижения температуры кристалла MFR2, для обеспечения требуемых 50000ч, это снижение значения тока до такого значения, когда температура кристалла окажется не более 85С. Что бы достичь этого, необходимо снизить рабочий ток до 407мА, что приведёт к снижению светового потока светодиода до 107 люмен, против 133 люмен у MFR4, при полном рабочем токе в 700мА. Стоит заметить, что блоки питания для светодиодов, имеющихся в массовом производстве, обеспечивают 350 мА или 700мА. Таким образом 407мА – нестандартное значении, а заказное решение вероятно увеличит стоимость решения в целом.
Данные, представленные “в сыром виде” и приведённые в табл1, сильно отличаются от тех, что получаются в реальных условиях эксплуатации. Только проведя анализ характеристик, основанный на фактических условиях применения и изучения среды, можно сделать соответствующее решение по выбору светодиода.

Администрация Lightonline выражает благодарность Ступичеву Василию за предоставленный материал.

Метки: led, светодиод, энергоэффективность

Обсуждение

Добавить комментарий