Комплектующие светодиодных ламп и других изделий
Для того, чтобы собрать любую светодиодную систему, необходимо иметь такие основные комплектующие:
- Блоки питания.
- Драйверы.
- Светодиоды SMD.
- Сверхяркие светодиоды.
- Линзы.
- Подложки.
Блоки питания
Блок питания – это источник напряжения (международное обозначение – constant voltage).
В наборе производителя «Фотон» более 20 блоков (источников) питания для запитывания устройств, собранных на светодиодах – LED-элементах. Большинство блоков питания построены по схеме бестрансформаторного преобразователя напряжения, работающего на высокой частоте (несколько КГц). Они выпрямляют, фильтруют и стабилизируют выходное напряжение. Стабилизация обеспечивает высокое качество напряжения – постоянство во времени, почти независимость величины напряжения от нагрузки, защиту от кратковременных бросков и просадок (длительное падение). Некоторые источники питания при изменении входного напряжения в диапазоне от 110 до 260 – 280 В обеспечивают номинальное выходное напряжение. Другая часть блоков питания работает в более узком диапазоне входного напряжения. Часто в них имеется защита от короткого замыкания на выходе. Такие случаи возможны при неаккуратном монтаже или при случайном замыкании проводов. Имеется защита от перегрузки, когда на один блок включают намного больше нагрузок, чем он может обеспечить. Есть и защита от собственного перегрева блока питания. Для уменьшения габаритов и увеличения надежности мощные блоки снабжаются активной системой охлаждения – чаще всего это вентиляторы (кулеры).
Драйверы
Драйвер светодиодный (LED drivers), его еще называют драйвер питания, международное обозначение – constant current – это устройство, обеспечивающее работу от питающей сети одиночного светодиода, светодиодного кластера или светодиодной триады RGB (тройки светодиодов основных цветов – красного (R), синего (B) и зеленого (G)).
Кроме обеспечения стабилизации протекающего тока, на драйвер могут быть возложены функции регулирования яркости свечения LED-элементов или некоторые другие. Например, отслеживание разряда аккумуляторов, при использовании автономных источников питания светодиодных систем.
Простейшим драйвером питания является резистор. Он используется при питании LED-элемента в сети постоянного тока и ограничивает ток через светодиод. При этом используются две функции резистора: «гасится» избыток напряжения сети и ограничивается ток, протекающий через светодиод или цепочку последовательно соединенных диодов. Но при повышении напряжения в сети, происходит пропорциональное повышение напряжения и на светодиоде, через него увеличивается ток и диод от перегрева может выйти из строя.
Более сложный драйвер – это диод-стабилитрон, который включают параллельно LED-элементу. Иногда это делают прямо при производстве светодиодов (при изготовлении кристалла с р-п переходом).
Часть драйверов строится с использованием катушек индуктивности, резисторов конденсаторов и микросборок транзисторных и диодных. Диодные, это обычно выпрямительные мостики из 4 диодов, на транзисторных строят стабилизаторы напряжения для светодиода(ов).
При питании от сети переменного напряжения часть функций драйвера – это получение питающего напряжения для светодиодов.
Конструктивно драйверы выполняются в самом разном виде. Они могут быть отдельными устройствами в металлическом или пластиковом корпусе, могут быть использованы вентиляторы для охлаждения. Также конструкция драйвера может быть частью всей конструкции прибора. Тогда часто используют печатный или навесной монтаж.
Светодиоды SMD
Важным шагом в истории развития светодиодной техники было освоение производства светодиодов в бескорпусном исполнении – SMD.
Технология поверхностного монтажа появилась в 60 – 80-х годах прошлого века. Она дала резкое уменьшение габаритов – примерно в 5 – 8 раз, в некоторых случаях даже достигали уменьшения на порядок. При этом значительно уменьшалась цена (на 25 – 50 %), в основном за счет материалоемкости, уменьшения физического объема и ручного труда (трудоемкости изготовления).
Светодиоды SMD – это конструктивное исполнение LED-элементов (светодиодов) в виде чип-компонентов – SMD-компонентов (surface mounted device, т. е. в переводе с английского – прибор, монтируемый на поверхность), приспособленных для монтажа с высокой степенью автоматизации производства. SMD светодиод представляет собой пластиковый чип, внутри которого установлен кристалл светодиода, подключенный к внешним выводам. Сверху он накрыт прозрачной крышечкой. Габаритные размеры светодиода 3528 SMD BIN1: 1,9 х 2,8 х 3,5 мм.
Сверхъяркие светодиоды
Особым классом LED-элементов являются сверхъяркие светодиоды. Это светодиоды, излучающие необычайно мощные потоки света. Они используются для реализации самых необычных дизайнерских разработок – подсветка рекламных баннеров, табло, щитов, в дорожных знаках и светофорах, во внешнем оформлении автомобилей, подсветке зданий, мостов, фонтанов и пр. Разнообразие цветовых решений, ровный чистый цвет, высокая яркость – все это недостижимо для традиционных источников света. Эти диоды имеют широкий угол рассеивания и чистый спектр излучения. Одой из особенностей этих источников света является достаточно сильный нагрев, поэтому они требуют соответствующего охлаждения.
Линзы светодиодные
Светодиодные линзы предназначены для повышения эффективности и организации направленности светового потока светодиодов. Они бывают двух видов:
для наружного освещения зданий, архитектурных памятников, сооружений и т. п.;
для внутреннего освещения торговых залов, квартир, холлов, комнатного освещения, витрин и т. д.
Основное назначение линз – равномерное распределение потока света в окружающем пространстве. Они собирают и сосредотачивают или наоборот распределяют свет так, как это необходимо. С их помощью можно формировать пятно света с четкой границей. Линзы могут быть одиночные и групповые (блочные). Бывают коллиматорные, концентрирующие весь свет светодиода в узкий пучок. Для получения точечного освещения используются линзы с держателями – холдерами (встроенными) и без держателей. Изготавливают их из акрила или высококачественного стекла, например, боросиликата. Для наружного использования в основном используется стекло высокой прозрачности и прочности.
Подложки
Для увеличения яркости светодиода используют более высокий уровень тока через кристалл. Это в свою очередь вызывает повышенное выделение тепла. Если его не отвести, то постоянный перегрев кристалла ведет к ускоренной деградации р-п перехода и значительно меньшему времени его работы. Поэтому задача эффективного охлаждения кристалла очень важна. Лучше всего эту проблему решают металлические подложки-радиаторы. Обычно они делаются из черненного алюминия или его сплавов. Часто подложки выполняют в виде игольчатых или пластинчатых радиаторов. В последнее время на радиаторы ставят системы импульсного и струйного обдува, резко увеличивающие эффективность теплосъема. Возможно и использование радиаторов жидкостного охлаждения и на тепловых трубках
