СВЕТОДИОДНАЯ МАТРИЦА

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.

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.

Динамичный рост рынка светодиодного освещения привел к появлению большого количества самых разнообразных их видов и типов. При этом каждый из производителей классифицирует матрицы по своему усмотрению.

Связано это с тем, что светодиоды имеют огромное количество самых разнообразных характеристик (цвет, мощность, область применения и пр.) и группировать их по видам и типамдостаточно сложно. Но две основные группы выделить можно:

• индикационные;
• осветительные.

Несколько лет тому назад южнокорейскими учеными был предложен оригинальный способ изготовления светодиодной матрицы, основанный на покрытии подложки полиэтилентерефталатом, волокна которого предварительно пропитывается специальным раствором PEDOT:PSS (поли 3,4этилендиокситиофена полистиролсульфоната).

Затем волокна покрываются оледдиодом и высушиваются. Завершающий этап нанесение слоя фтористого LiAl.

Использование матричных многокристальных конструкций позволило разработчикам создавать источники света с достаточно высоким напряжением питания. Подключая светодиоды в различных комбинациях (последовательно или параллельно), можно получать матрицы с различными значениями питающего напряжения и тока.

Светодиодные сборки определили и последующий переход от единичных светодиодов к графическим или символьным экранам. Они могут отличаться размерами, разрешением, цветом свечения и другими параметрами. Геометрические размеры полупроводниковых матриц, зависят только от расстояния между пикселями, их размеров и количества в матрице.

Однако для удобства работы разрешение ее чаще всего ограничивают значением для:

• полноцветных матриц 8х16 пикселей;
• остальных 16х32 пикселей.

Используются светодиодные матрицы и для создания уличных телевизоров. В этом случае применяют матрицы, собранные на овальных светодиодах, имеющих высокую яркость. Предусмотрена в них и защита от воздействия жестких климатических условий.

СВЕТОДИОДНЫЕ МАТРИЦЫ ДЛЯ ПРОЖЕКТОРОВ

В общем случае мощные светодиодные матрицы, которые используют при изготовлении прожекторов и других источников света для уличного освещения представляют собой совокупность кристаллов, соединенных последовательно параллельным способом.

Все они устанавливаются на одной, достаточно массивной цельнометаллической подложке, которая выполняет также роль радиатора, отводящего тепло от светодиодов.

Такая матрица способна отработать более 50 тысяч часов. Мощность светодиодных матриц этого типа находится в пределах от 5 до 500 Вт, обеспечивая при этом уровень светоотдачи порядка 110 лм/Вт.

Так например, в матрице мощностью:

• 10 Вт установлено 9 светодиодов мощностью 1 Вт, что позволяет получить в итоге светоотдачу немногим больше 950 лм/Вт;
• 30 Вт используется три параллельно соединенные цепочки из 10 кристаллов каждая. При этом светоотдача такой матрицы составляет 2720 лм/Вт.

При выборе мощной светодиодной матрицы необходимо обращать внимание на ее электрические характеристики, среди которых особо выделяют величину (значение):

• тока и напряжения электропитания;
• светоотдачи.

Для устойчивой работы мощная матрица должна иметь блок стабилизированного электропитания, выходное напряжение которого должно соответствовать количеству кристаллов в ней. Так, для 10-ваттной матрицы напряжение питания составляет 11...12 В, а уже для 30-ваттной понадобится 26...36 В.

В качестве источников стабилизированного электропитания мощных светодиодных матриц и прожекторов, собранных на их основе, используют специальные устройства (драйверы и диммеры) соответствующей мощности. Конструктивно их корпус чаще всего изготавливается из алюминия и обеспечивает класс защиты не ниже IP65.

При этом:

• диммер устройство, позволяющее регулировать напряжение питания светодиодов с целью изменения их яркости;
• драйвер блок питания, обеспечивающий подачу постоянного стабилизированного тока на один или несколько светодиодов.

Еще один важный аспект, о котором необходимо помнить, устанавливая мощную матрицу обеспечение эффективного отвода тепла. Корпуса светодиодов достаточно сильно нагреваются при работе, и для того, чтобы исключить их выход из строя из-за перегрева, нужно использовать дополнительные теплоотводящие элементы.

МАТРИЦЫ В СВЕТОДИОДНЫХ ЛЕНТАХ И ЛАМПАХ

Кроме однокристальных светодиодов широкое распространение получили светодиоды типов:

• SMD;
• СОВ;
• Filament,

изготовленные на основе матриц. В данном случае матрица это подложка, на которой смонтировано 3 и более кристалла.

Именно их используют в производстве светодиодных лент и ламп.

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).

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.

© 2012-2024 г. Все права защищены.

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