Микроконтроллеры процессоры, проекты, программирование

Тип оптической системы

Высокая температура поверхности делает невозможным применение совместно с COB линз из обычного ПММА, максимально допустимая температура эксплуатации для которого составляет 80°C. В процессе эксплуатации при температуре, близкой к предельной, ПММА быстро деформируется и трескается. Правда, сейчас существуют и улучшенные модификации ПММА с предельной температурой 100…120°C.

Ранее приходилось выбирать между отражателем и линзой из минерального стекла. Высокая стоимость и хрупкость стеклянных линз сдерживали их применение в световом оборудовании. Поэтому до недавнего времени в светильниках и прожекторах с COB-матрицами использовались, главным образом, отражатели. Недостатком рефлекторов являются большие габариты и более скромный набор вариантов кривых силы света по сравнению с линзами.

На момент написания статьи развитие оптических систем для COB идет по следующим направлениям:

• совершенствование отражателей, в частности, применение новых материалов для них;
• использование для производства линз новых материалов, устойчивых к высоким температурам (особые сорта ПММА, силикон);
• совершенствование технологии производства линз из высокопрочного боросиликатного стекла с целью снижения их стоимости;
• внедрение линз Френеля.

Зачем нужен ТМ?

Радиатор для светодиодного светильника, зачастую являющийся и корпусом изделия, обычно изготавливается из алюминиевого сплава. Поверхность для установки светодиодов отличается различной шероховатостью, в зависимости от метода изготовления радиатора и его последующей обработки. Керамическое основание матрицы, на которой установлены кристаллы, напротив, характеризуется высоким качеством обработки поверхности. К чему ведет разница в качестве поверхностей светодиодной матрицы и радиатора, наглядно демонстрирует рис. 2.

Рис. 2. Отвод тепла от матрицы на радиатор без использования теплопроводного материала

Большая мощность, уходящая в нагрев через высокотеплопроводную керамическую подложку матрицы, отводится на радиатор только в местах контакта двух поверхностей. Вследствие этого матрица начнет перегреваться, что в конечном итоге приведет к ее выходу из строя.

Задействовать всю площадь основания матрицы для отвода тепла позволяют специализированные ТМ (рис. 3).

Рис. 3. Отвод тепла от матрицы на радиатор с использованием теплопроводного материала

Существует несколько разновидностей ТМ: термопасты, термоклеи, теплопроводящие прокладки разной толщины и разной теплопроводности и даже специальный материал, меняющий свое фазовое состояние при определенной температуре.

Однако сам подбор оптимального ТМ под конкретное решение довольно сложный процесс, требующий оценки множества факторов, таких как режим эксплуатации и мощность светодиодной матрицы, теплопроводность ТМ, технология и толщина его нанесения, температурный диапазон работы с сохранением всех физических свойств

Следует принимать во внимание и вопросы хранения и перевозки

Откуда берутся дешевые одноразовые «поделки»

Как ни парадоксально — в наличии большого количества предложений дешевых ширпотребных светодиодных светильников виноват сам Заказчик, ведь основным критерием выбора для Заказчика является Стоимость.

Ситуация повторяется, как это было ранее с : если есть спрос на дешевую продукцию, производители из Поднебесной обеспечат и предложение! Поскольку на ввоз из Китая ни у кого нет монополии, конкуренты начинают требовать у производителей постоянного, от партии к партии, снижения закупочных цен, чтобы просто забить конкурентов на рынке низкой ценой. Однако всему есть разумные пределы и постоянное снижение стоимости изделий при сохранении всех основных характеристик просто невозможно. Вот и начинается игра на снижение эксплуатационных характеристик, надежности и т.п. — лишь бы продать осветительное оборудование, поставив минимальный срок гарантии. И это при том, что для светодиодов анонсируются сумасшедшие сроки наработки — от 50 до 100 тыс. часов.

Пробное подключение

У матрицы шестнадцать выводов, что представляет определённую проблему при прототипировании. Приходится задействовать практически все выводы платы. Но так как все светодиоды в матрице независимы, мы можем поиграться с одной. Соединим матрицу с платой по следующей схеме: вывод 9 от матрицы соединяем с выводом 2 на плате, а вывод 13 от матрицы с GND через резистор.

При таком подключении мы задействуем самый верхний левый светодиод матрицы. Запускаем скетч мигания светодиодом Blink, чтобы увидеть работу одного светодиода.

В реальных проектах мы должны соединить все выводы матрицы. Так как их шестнадцать, то кроме цифровых портов нам нужно задействовать и аналоговые, которые могут работать как цифровые. В этом случае порт A0 становится 14, A1 — 15 и т.д. Соединив все выводы матрицы, можно включить нужный светодиод, подавая HIGH на вывод ряда и LOW на вывод столбца. Включим светодиод из второй строки и первой колонки.

Что такое COB

Технология COB, в последнее время MCOB (Multi Chip-on-Board) — переводится как «Кристалл На Плате». Считается наиболее продвинутой на сегодняшний день светодиодной технологией.

Кратко её можно описать так: размещение на плате кристаллов без корпусов и керамических подложек, а также покрытие всех этих кристаллов общим слоем люминофора. Кристаллы светодиодов располагаются очень близко друг к другу — плотность размещения может достигать 70 кристаллов на 1 см 2 , т.е. кристаллы практически сливаются в единое поле и свечение матрицы получается очень равномерным, отдельные точки кристаллов неразличимы.

Немаловажный плюс технологии — качество излучаемого света. Предметы, освещаемые светильниками на COB-матрице, имеют чёткую теневую границу за счет равномерного распределения светового потока. Светильники на SMD светодиодах, к сожалению, не могут похвастаться такой контрастностью из-за большого количества сильно разнесенных в пространстве отдельных кристаллов и отражателей.

Энергоэффективность COB матриц может достигать 170 Лм/Вт.

Преимущества COB

Основными преимуществами технологии MCOB считаются:

1. Высокая светоотдача (более 100 лм/Вт);
2. Возможность достижения высокой интенсивности светового потока при относительно небольших размерах;
3. Совместимость с различными драйверами, в т.ч. с диммированием;
4. Равномерность светового потока, отсутствие теневого эффекта;
5. Компактность, небольшие размеры, доступность различных форм;
6. Возможность изготовления матриц любой цветовой температуры от 2700К до 7000К;
7. Индекс цветопередачи до 90Ra;

Недостатки COB

Основным минусом технологии COB является обязательное обеспечение хорошего теплоотвода от мощной COB матрицы, который обеспечить сложно, поскольку площадь матрицы мала, а с маленькой площади контакта сложно снять теплоизбытки.

Здесь-то и кроется подвох: дешевая, а значит изначально некачественная, матрица COB, смонтированная на радиатор охлаждения без должной подгонки и обработки поверхностей сопряжения, недостаточно охлаждается, начинает перегреваться и, в конце концов, перегорает.

В качестве подтверждения можно привести такой факт: не так давно нам в сервисный центр по поступили для диагностики и ремонта 57 светодиодных прожекторов (COB) мощностью 100Вт. Судя по их виду (см. фото), из дешевой серии GS Light .

После проведения диагностики выявлено, что в подавляющем большинстве прожекторов (49 штук) вышла из строя светодиодная матрица COB, а в остальных 8 случаях — светодиодный драйвер.

Прямое подключение к микроконтроллеру.

По своему принципу действия, матричные LED-индикаторы полностью аналогичны семисегментным моделям, за исключением большего числа выводов. Это позволяет использовать классические схемы включения таких устройств, без использования каких-либо ухищрений. Простота реализации, в этом случае, имеет обратную сторону в виде необходимости использования большого числа выводов микроконтроллера. Так для индикатора 5х7 потребуется 12 линий, а 8х8 – 16 управляющих линий. Данный вариант требует также использования ресурсов микроконтроллера. В виду этого, прямое подключение LED матриц к микроконтроллеру наилучшим образом подходит для включения только одного индикатора. В случае необходимости увеличения размеров поля, лучше применять другие схемы. 

Что такое SMD

Технология SMD (Surface Mounting Device) — дословно можно перевести как «устройство с креплением на поверхность».

Основным отличием этой технологии от «традиционной» технологии сквозного монтажа в отверстия является то, что компоненты монтируются на поверхность платы. Это обеспечивает меньшие габариты конструкции, лучший теплоотвод, вариативность исполнения. Данная конструкция на сегодня является самой распространенной в освещении и используется в источниках света практически всех типов.

На сегодняшний день именно технология SMD является самой распространенной в светодиодном освещении и используется в светильниках практически всех типов.

Данная технология прямо-таки создана для организации мощного рассеянного освещения, которое достигается за счет распределения по всей площади светильника значительного количества мелких светодиодов (в одном изделии бывает до 700 шт), что позволяет не применять в светильниках никакой дополнительной оптики, только обычное защитное стекло корпуса светильника. Для увеличения степени рассеивания (например для помещений с компьютерной техникой), применяется молочный, призматический либо микропризматический рассеиватель.

Поскольку светодиоды располагаются на алюминиевой линейке большой площади, а расстояние между ними достаточно велико, охлаждение LED не вызывает больших трудностей, отсюда и долговечность SMD линеек при правильном их питании.

Их из минусов светильников с SMD линейками следует отметить большую сложность их ремонта, поскольку при выходе из строя одного светодиода перестает гореть вся линейка, а заменить SMD-светодиод самостоятельно — достаточно трудоемкая задача. Замена же линейки целиком — уже накладна в финансовом плане. Справедливости ради нужно сказать, что большинство Производителей светодиодных светильников в России при возникновении гарантийного случая заменяют линейку целиком.

Индуктивные повышающие конверторы

Конверторы с индуктивностью в схеме обычно используют в устройствах, где необходим высокий КПД преобразования. Отличительной особенностью данных микросхем является возможность работы с большими токами, поэтому они применяются в устройствах с большим количеством светодиодов или в фотоаппаратах в схеме питания мощного светодиода вспышки. Кроме этого, с помощью ШИМ (широтно-импульсной модуляции) или ЧИМ (частотно-импульсной модуляции) можно управлять яркостью свечения светодиодов: это интересное решение для регулирования подсветки в зависимости от степени освещенности помещения.

Как видно из таблицы 1, где представлены современные микросхемы для питания светодиодов, индуктивные преобразователи способны питать до 20 светодиодов одновременно, и при этом выходной ток может составлять до 1000 мА. Отдельно стоит отметить преобразователи LT1932 и FAN4855, отличительной особенностью которых является входной диапазон напряжений от 1 и 1,6 В соответственно. В связи с бурным развитием в последнее время различных портативных устройств, питаемых от ячеек типа АА или ААА, эти приборы весьма актуальны. Микросхема FAN4855 представляет собой маломощный импульсный регулятор напряжения, спроектированный для преобразования небольших постоянных напряжений в приборах с батарейным питанием. Данный конвертер начинает свою работу при напряжении 1,3 В и только после понижения входного напряжения ниже 1 В микросхема заканчивает преобразование. Ток нагрузки составляет до 500 мА, а выходной диапазон задается внешним резистором от 3,3 до 5 В. Ток покоя менее 10 мкА значительно продлевает работоспособность устройства без вынужденной замены элементов его питания. На рис. 2 приведена типичная схема включения микросхемы FAN4855 для осуществления питания 4-х параллельно включенных светодиодов. Можно заметить, что в диапазоне от 1 до 4 В значение тока на выходе практически не меняется и составляет 19,4 мА.

Рис. 2. Схема включения и график зависимости тока от напряжения FAN4855
Таблица 1. Виды индуктивных регуляторов напряжения

Компания Linear Technology предлагает аналогичную микросхему LT1932, но имеющую более широкий диапазон рабочих напряжений от 1 до 10 В. В зависимости от типа светодиода инженер имеет возможность задавать внешний ток за счет варьирования сопротивления резистора, которое можно определить из следующего выражения:

На рис. 3 приведены графики зависимости выходного тока LT1932 согласно уровням входного напряжения и температуры. Следует отметить, что значение тока остается постоянным в большем диапазоне напряжений, чем у FAN4855, и достигает 10 В. Ту же стабильность можно наблюдать и на температурном графике, причем для всех значений выходных токов.

Рис. 3. Графики зависимости выходного тока

Приведем в качестве примера микросхему LM3501 от National Semiconductor (рис. 4). Данный повышающий DC/DC преобразователь работает на постоянной частоте 1 МГц и является оптимальным решением для подсветки дисплеев с помощью светодиодов. Благодаря высокой частоте преобразования разработчики получают возможность применять малогабаритные конденсаторы с высоким значением эквивалентного последовательного сопротивления (ESR), что положительно отражается на стоимости конечного устройства. Микросхема может питать до четырех светодиодов одновременно от аккумуляторной батареи типа Li-Ion или NiNH. С помощью внешнего резистора пользователь получает возможность задавать значение тока через светодиодную линейку, а если необходимо плавное изменение яркости подсветки, в преобразователе предусмотрен выход для подключения внешнего ЦАП или микроконтроллера.

Рис. 4. Схема включения микросхемы LM3501

В качестве еще одного решения рассмотрим микросхему LM3224, отличительной особенностью которой является наличие встроенного ключа с сопротивлением открытого канала 0,15 Ом и возможностью коммутировать токи до 2,45 А (типовое значение). Частота коммутации может быть задана с помощью специального вывода (FSLCT). Конвертop преобразовывает входное напряжение 3,3 В в выходное 8 В и 23 В. Наличие в микросхеме мощного коммутирующего элемента позволяет использовать данный тип преобразователя для управления мощным светодиодом во вспышках фотоаппаратов (рис. 5).

Рис. 5. Схема включения микросхемы LM3224

Виды и области применения

Сохраняя единый принцип размещения светодиодных кристаллов на теплопроводящей подложке, светодиодные матрицы существенно отличаются по количеству кристаллов на одном основании и способам их соединения между собой.

Количество кристаллов на одной подложке определяет итоговую мощность матрицы, которая может достигать сотен ватт на одно изделие. Мощные матричные источники света хорошо зарекомендовали себя в прожекторах и светильниках для уличного освещения. Способ соединения кристаллов между собой определяет возможности управления свечением отдельных кристаллов и параметры блока питания для матрицы. Последовательно-параллельная структура внутренних соединений дает возможность снизить ток и увеличить величину питающего напряжения, что находит свое отражение в характеристиках матричных изделий.

Еще одной особенностью внутренних соединений кристаллов между собой с внешними выводами выступает возможность использования светодиодных матричных структур в информационных табло и в графических или символьных экранах. Такие LED-матрицы находят свое применение в контрольно-измерительной аппаратуре и всевозможных инсталляциях рекламного характера.

Подключение

В схемах подключения светодиодных матриц определяющими факторами их надежности выступают два ключевых момента — достаточная площадь радиатора для отвода тепла и стабилизация питающих токов. Оба этих фактора напрямую связаны с усиленной деградацией полупроводниковых кристаллов при превышении их температур выше максимально допустимой.

Рабочие величины постоянного тока указываются в параметрах светодиодных матриц, а для ориентировочного выбора площади радиатора можно использовать цифру 20-25 см² на 1 Вт мощности матрицы. При это следует учитывать, что такая площадь необходима при температурах окружающего воздуха до 35 °С. При более высоких температурах рабочую площадь радиатора следует увеличить либо дополнить активным охлаждением.

Отсутствие в схеме драйвера с питанием от сети 220 вольт электролитических конденсаторов большой емкости определяет высокий коэффициент пульсации излучаемого света, вредное влияние которого на здоровье человека доказано множеством научных исследований.

Матрица. Перезагрузка: светодиодные матрицы в современных осветительных системах

За время своего существования с 2009 года технология производства светодиодных матриц Chip-on-Board (COB) прошла путь от создания источников света для бюджетного осветительного оборудования до мощного инструмента решения задач повышения энергоэффективности и качества освещения. Новые сферы применения COB влекут за собой новые подходы к конструированию компонентов светильника, в частности, оптических систем.

Световой поток одного светодиода недостаточен для большинства практических применений. Кроме этого, нередко с точки зрения стоимости и достижения определенных технических параметров лучше использовать большое количество маломощных светодиодов, чем малое количество светодиодов повышенной мощности. В осветительных приборах нередко используется несколько светодиодов, объединенных в матричную структуру. Близкое расположение светодиодов позволяет более точно направлять свет в нужную сторону, что, в итоге, повышает эффективность светильника.

Раньше светодиодные матрицы создавались, в основном, на основе SMD-светодиодов, реже — на основе мощных светодиодов (Power LED). Недостатком такого подхода является высокая стоимость светодиодной матрицы. Ведь каждый из светодиодов имеет свой отдельный корпус, эти корпуса монтируются на плату зачастую с применением ручного труда.

Поэтому возникла необходимость в создании недорогих светодиодных матриц, производимых в полностью автоматическом режиме. При выходе из строя такой матрицы ее просто заменяют на другую.

Для упрощения и удешевления производства следует устанавливать кристаллы без корпусов на единую подложку и потом покрывать их единым слоем люминофора (рисунок 1).

Рис. 1. В COB-матрице кристаллы покрыты единым слоем люминофора

При этом нет затрат на корпусирование отдельных кристаллов, а производство полностью автоматизировано. Такой принцип производства был хорошо известен в электронике еще с 50 гг. XX века. Но применительно к светодиодным матрицам возникли проблемы с передачей тепла от отдельных кристаллов к подложке. Основная проблема была связана с клеевым соединением между кристаллом и подложкой, теплопроводность которого была недостаточна. Проблема была решена в 2009 году китайскими учеными, которые создали специальный клей и разработали способ его нанесения на подложку, благодаря чему удалось достичь высокой теплопроводности. В результате технология COB начала массово применяться в светодиодном освещении.

Использование COB позволяет выйти на рынок светодиодного освещения компаниям, не имеющим мощностей по разработке и изготовлению печатных монтажных плат на алюминиевой основе, а также по установке на них светодиодов. На протяжении многих десятилетий производство светильников могло осуществляться в условиях малой компании и даже индивидуального предпринимательства. Требовалось приобрести готовые патрон, провод и выключатель и установить их в дизайнерский светильник. Появление люминесцентных ламп добавило в этот обязательный набор еще ПРА. Переход же к светодиодному освещению «загнал» производство осветительных приборов на крупные высокотехнологичные предприятия, что обусловило недостаточно разнообразный ассортимент светодиодных светильников.

Применение COB позволяет вернуться к ситуации, когда на предприятие по сборке светильников источник света поступает как единый модуль, для установки которого даже не требуется пайка, достаточно лишь завернуть винты в клеммах, с помощью которых провода питания крепятся к матрице. Естественно, потребуется еще блок питания (драйвер).

Также при использовании COB значительно упрощается оптическая система осветительного прибора. Для мощных светодиодов обычно используются индивидуальные линзы или рефлекторы. Для матрицы COB используется только одна линза или отражатель, что, помимо всего прочего, снижает стоимость осветительного прибора.

Области применения COB и SMD

1. Общий случай

Я бы сделал раздел таким образом: если форм-фактор корпуса светильника позволяет разместить достаточно большой радиатор охлаждения, то можно применять светильники на COB LED, ограничив их мощностью до 30 Вт. Вся светотехника с более высокой мощностью — исключительно SMD. А вообще идеальным вариантом внедрения светодиодного освещения станет .

2. Сдал объект и забыл

Если задача именно такова — сдать объект и убежать, то, конечно же, нужно применять дешевые светильники или прожекторы на COB матрице большой мощности. Времени их работы должно хватить для того, чтобы Вы успели скрыться из поля видимости…

3. Короткое время работы

Если светильник или прожектор работает изредка, включаясь на несколько минут (например оснащен датчиком присутствия и включается только при проходе людей), можно безбоязненно выбирать COB. Матрица просто не будет успевать перегреваться.

4. Организация временного освещения.

Для организации временного освещения (например на строительной площадке при выполнении отделочных работ), я бы рекомендовал применять прожекторы COB мощностью 20 — 30 Вт.

5. Освещение складов, производственных помещений

На складах, в производственных зданиях и помещениях, обычно применяют мощные светильники, подвешенные на большой (6-12 метров) высоте. Для их электроосвещения настоятельно рекомендуется применять светильники, выполненные на светодиодных линейках SMD

При выборе светильников особое внимание уделять наличию хорошо различимых радиаторов, назначение которых — рассеивание избытков тепла в окружающую среду

Светодиодные матрицы представляют собой технологическое объединение на одной подложке нескольких светоизлучающих полупроводниковых кристаллов, с общей заливкой смесью люминофора и силикона.

Появление LED-матриц связано с разработкой (Chip-on-Board), что дословно переводится как «чип на плате». Эта технология пришла на смену SMD светодиодам, отличается высокой степенью автоматизации производства и привела к существенному снижению цен на светодиодные светильники и прожектора.

07.Display: RowColumnScanning

В состав Android IDE входит пример для светодиодной матрицы File | Examples | 07.Display | RowColumnScanning. Суть в следующем — с помощью двух потенциометров считываем показания с аналоговых выводов в интервале от 0 до 7. Показания от первого потенциометра указывают на вывод из ряда, а от второго на вывод из колонки матрицы. Таким образом, мы можем крутить ручки двух потенциометров и выбирать, какой светодиод из матрицы следует включить.

Я предлагаю упростить пример. Уберём потенциометры и удалим функцию readSensors() из скетча. Теперь, чтобы включить любой светодиод, нужно указать номер ряда и номер колонки в двумерном массиве и подать на него LOW.

Включим светодиоды по диагонали.

Монтаж светодиодных матриц CREE CXA

Рассмотрим два основных варианта крепления матриц Cree CXA на радиатор: с помощью теплопроводного клея или специализированного держателя и ТМ

Рис. 4. Крепление матриц к радиатору

Крепление с помощью специализированного держателя и TМ

При этом способе крепления нужен специализированный держатель, обеспечивающий соответствующий прижим матрицы к радиатору (рис. 5). Согласно рекомендациям Cree, использование ТМ в этом случае обязательно! Некоторые модели держателей позволяют обойтись без пайки проводов, как, например, держатели компании IDEAL.

Рис. 5. Держатель матрицы производства компании IDEAL

Крепление с помощью теплопроводного клея

Светодиодная матрица крепится к радиатору с помощью теплопроводного клея. Клей, являясь теплопроводным материалом, обладает большой адгезивной способностью, что избавляет от необходимости использовать для прижима матрицы специальные держатели. В этом случае применение держателей оправдано исключительно для упрощения монтажа проводов или для крепления рефлекторов

Меры предосторожности при ручной сборке

Переход на применение светодиодных матриц при выпуске продукции предусматривает высокую культуру производства. Монтаж светильников необходимо выполнять в чистом помещении с соблюдением всех рекомендаций Cree и изготовителей ТМ.

Неправильное обращение с матрицей может привести к проблемам, которые на начальном этапе не проявляются. Так, механическое повреждение Cree CXA способно вывести из строя часть кристаллов и, как следствие — саму матрицу (рис. 6).

Рис. 6

Меры предосторожности при монтаже матриц

Макетирование

Сохранение высоких светотехнических параметров, а также долгий срок службы светодиодной матрицы возможны только при соблюдении тепловых режимов ее использования.

На каждой матрице Cree CXA имеется специальная точка T_c (Тemperature case), в которой измеряется температура (рис. 7). Именно на показания в этой точке нужно ориентироваться в своих предварительных расчетах, поскольку от T_c зависят такие светотехнические параметры, как световой поток, световая эффективность и коррелированная цветовая температура. Больше не нужно пересчитывать температуру кристаллов (T_j), как это приходилось делать с дискретными диодами.

Рис. 7. Точка Tc для измерения температуры

В технической информации, предоставляемой производителем на каждый тип матрицы, присутствует график зависимости максимально допустимой температуры Tc от тока. Чем выше ток, тем более низкую температуру необходимо обеспечивать в этой контрольной точке

Особенно хотелось бы обратить внимание разработчиков светильников на то, что максимально допустимая Tc не должна превышаться во всем температурном диапазоне работы будущего светильника

Рис. 8. График зависимости Tc от режима работы матрицы

Исходя из режима работы матрицы и измеренной T_c, компания Cree предоставляет данные о сроке службы своей продукции, который, при правильно разработанном теплоотводе, составляет десятки тысяч часов .

Как правильно измерить T_c?

Характеристика T_c измеряется с помощью термопар типа K, J, T и сертифицированного прибора измерения температуры (рис. 9). Снимать показания прибора нужно после выхода светильника в установившийся тепловой режим, что обычно составляет 3–4 часа непрерывной работы изделия.

Рис. 9. Измерение T_c

Выводы

Перед началом работы над статьей была поставлена задача сделать обзор микросхем различных производителей для питания светодиодов. Естественно, что для получения четкого ответа на этот вопрос сравнение с продукцией конкурентов можно проводить только по конкретному изделию (например повышающему преобразователю LM5000), а не по всей линейке в целом. Несложно заметить, что наиболее полным портфолио решений для питания светодиодов обладает компания National Semiconductor, традиционно продолжая занимать лидирующие позиции на рынке импульсных и линейных регуляторов напряжения.

Предложение по индуктивным преобразователям и микросхемам на переключаемых конденсаторах сегодня вызывает большой интерес, особенно если учитывать тот фактор, что все решения являются высокоуниверсальными и ориентированы не только на рынок управления светодиодами и их сборками, но и подходят для питания стандартных узлов электронной аппаратуры.

Кроме этого, не случайно большая часть материала посвящена микросхемам для управления светодиодами на базе переключающихся конденсаторов. Благодаря своим особенностям данное решение не нуждается во внешней индуктивности, что освобождает от связанных с ней проблем электромагнитной совместимости. Микросхемы имеют низкий уровень шума и электромагнитных помех, причем в качестве обвязки выступают всего несколько малогабаритных недорогих керамических конденсаторов. В результате разработчик получает недорогое и компактное решение управления светодиодами, которое может находить применение не только в портативной технике, но и многих других устройствах.

Заключение

Совершенствование параметров светоизлучающих светодиодных кристаллов ведет к появлению все более мощных матричных структур, выходная мощность которых уже достигла 300 и более Вт.

Такая тенденция, в сочетании с повышением удельного светового потока на 1 Вт подводимой мощности, определяет дальнейшее развитие светодиодных матриц и их опережающее развитие на рынке осветительной техники.

Читайте так же

Считается, что одним из самых эффективных способов общего снижения уровня энергозатрат сегодня является организация систем искусственного освещения с использованием светодиодов.

При одинаковом световом потоке энергопотребление светодиодных источников света примерно в 10 раз ниже, чем у обычной лампы накаливания. При этом служат они во много раз дольше, чем люминесцентные светильники.

Массовое использование светодиодных ламп до последнего времени сдерживалось их высокой ценой, которая во многом определяется достаточно сложной технологией изготовления. Так, для того, чтобы установить единичный кристалл на подложку (печатную плату) используют пайку в конвекционной печи.

Для снижения трудоемкости изготовления энергосберегающих источников света были разработаны светодиодные матрицы, представляющие собой в общем случае совокупность единичных светодиодов с общим (параллельное включение) или раздельным питанием.

В этом случае на одну подложку монтируется порядка 9 и более кристаллов, которые потом заливаются люминофором.

Эта технология значительно удешевила процесс изготовления светодиодных ламп и сделала их более доступными. Такие матрицы с успехом используются при изготовлении как осветительных приборов, так и индикационных устройств. Они не требуют пайки в конвекционной печи, их можно монтировать вручную или с помощью специальных крепежных модулей.

Диоды SMD
(Surface Mounted Device с англ. «прибор, монтируемый на поверхность») несколько устаревший тип, конструктивно состоящий из металлической подложки (медь или алюминий), на которую монтируется кристалл, припаиваемый к контактам корпуса, где установлена подложка.

Кристалл накрывают линзой и/или покрывают люминофором. Такая технология дает возможность разместить на одной подложке до трех светодиодов. Используются они в производстве светодиодных лент для освещения и подсветки.

При этом в зависимости от количества кристаллов в матрице выпускаются ленты с количеством светодиодов 60 шт./м (1 кристалл) и 30 шт./м (3 кристалла). Яркость свечения лент со светодиодами, состоящими из трех кристаллов, естественно, выше, чем у лент со светодиодами на одном кристалле.

Выпускаются SMD матрицы и с кристаллами, имеющими разный цвет свечения (RGB тип). Светодиоды RGB типа управляются специальными контроллерами, которые регулируют яркость или мощность свечения, используя метод широтно-импульсной модуляции (ШИМ).

Подавая ток различной величины на каждый цветной кристалл можно изменять его общий световой поток, создавая причудливые сочетания цветов и яркости свечения.

Диоды СОВ
(Chip On Board с англ. «чип на плате») наиболее распространенный тип матричных светодиодов. Конструктивно представляют собой подложку (плату), на которой монтируют большое количество бескорпусных кристаллов. Затем их заливают люминофором.

Большое количество кристаллов обеспечивает повышенную яркость светодиодов типа СОВ, которая на порядок превышает аналогичный параметр диодов SMD типа. Используются диоды типа СОВ как для освещения, так и в качестве индикационных устройств.

Filament светодиоды
перспективная технология Chip On Glass, позволяющая устанавливать 28 кристаллов на стеклянную или сапфировую подложку.

Используются при изготовлении светодиодных ламп в прозрачных стеклянных колбах. При этом световой поток распространяется на 360°, что позволяет при одинаковой со светодиодами типа SMD и СОВ мощности получить большую освещенность.

2012-2019 г. Все права защищены.

Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов

Князев О.В., ГК «Строй-ТК», май 2017г.

В настоящее время рынок светодиодного освещения в России переживает свой бум, в продаже представлены как высокотехнологичные дорогие модели светильников и прожекторов, гарантийный срок на которые составляет 3-7 лет, так и дешевые светодиодные изделия, вряд ли отработающие без поломок хотя бы 1 год. Попытаемся разобраться в этом множестве предложений.