Содержание
Светодиоды мощностью 3 ватта обладают увеличенной светоотдачей, но их КПД ниже, чем у 1-ваттных элементов. Это стало причиной снижения интереса пользователей, хотя возможности этих устройств намного выше. В частности, их стоимость из расчета на 1 лм освещения ниже, чем у светодиодов 1 Вт. Кроме того, они широко используются в системах освещения и декоративной подсветки, в комплектах автосвета, на велосипедных фарах. Часто встречаются в конструкции налобных фонарей.
Основные параметры светодиодов 3 вт:
Существуют светодиоды с белым или цветным цветом излучения. Есть оттенки:
Цвет светодиода зависит от того, какой тип полупроводника использован при его изготовлении. Кроме монохромных светильников есть многоцветные элементы (RGB). Они имеют три излучающих кристалла красного, зеленого и синего цвета. При изменении напряжения питания возможно изменение оттенка свечения, что широко используется в декоративной или дизайнерской подсветке помещений.
Основная особенность LED 3w состоит в высокой требовательности к отведению тепловой энергии. Наиболее проблемным участком является точка присоединения кристалла к корпусу. Если не обеспечить качественное охлаждение. Светодиод быстро деградирует, потеряет свою яркость и выйдет из строя.
Светодиоды разных оттенков цвета имеют разные по величине прямые рабочие напряжения. Они задаются выбором токоограничивающего сопротивления светодиода. Чтобы вывести световой прибор на номинальный режим, нужно запитать p-n переход рабочим током. Для этого производят расчет резистора для светодиода.
Рабочие напряжения светодиодов разные. Они зависят от материалов полупроводникового p-n перехода и связаны с длиной волны излучения света, т.е. оттенка цвета свечения.
Таблица номинальных режимов разных оттенков цвета для расчета гасящего сопротивления приведена ниже.
Из таблицы видно, что на 3 вольта можно включать излучатели всех видов свечения , кроме устройств с белым оттенком, частично фиолетовых и всех ультрафиолетовых. Это вязано с тем, что нужно какую-то часть напряжения источника питания «израсходовать» на ограничение тока через кристалл.
При источниках питания 5, 9 или 12 В можно питать единичные диоды или последовательные их цепочки из 3 и 5-6 штук.
Последовательные цепочки снижают надежность устройств, в которых они используются, примерно в число раз, соответствующее количеству светодиодов. А параллельное включение повышает надежность в той же пропорции: 2 цепочки – в 2 раза, 3 – в 3 раза и т.д.
Но небывалая для источников света длительность их работы от 30-50 до 130-150 тысяч часов оправдывает падение надежности, т.к. от нее зависит срок службы устройства. Даже 30-50 тыс. часов работы по 5 часов в сутки – 4 часа вечером и 1 утром каждый день — это 16-27 лет работы . За это время большинство светильников морально устареет и будет утилизировано. Поэтому последовательное соединение широко используется всеми производителями светодиодных устройств.
Для автоматического расчета понадобятся следующие данные:
Исходные данные можно взять из паспорта диода.
После введения их в соответствующие окна калькулятора нажмите на кнопку «Рассчитать» и получите номинальное значение резистора и его мощность.
На практике используют два вида расчета – графический, по ВАХ – вольтамперной характеристике конкретного диода, и математический – по его паспортным данным.
Принципиальная электрическая схема подключения излучателя к источнику питания.
На рисунке:
Тогда схема для расчета примет вид:
Схема для расчета резистора.
Рассчитаем сопротивление для ограничения тока. Напряжение U в цепи распределится так:
где Rled – внутреннее дифференциальное сопротивление p-n перехода.
Математическими преобразованиями получаем формулу:
R = (U-Uled)/I, в Ом .
Величину Uled можно подобрать из паспортных значений.
Проведем расчет величины токоограничивающего резистора для LED производства компании Cree модели Cree XM–L, имеющий бин T6.
Его паспортные данные: типовое номинальное ULED = 2,9 В, максимальное ULED = 3,5 В, рабочий ток ILED =0,7 А.
Для расчета используем ULED = 2,9 В.
R = (U-Uled)/I = (5-2,9)/0,7 = 3 Ом.
Рассчитанная величина равна 3 Ом. Выбираем элемент с допуском точности ± 5%. Этой точности с избытком хватит чтобы установить рабочую точку на 700 мА.
Рассчитаем требуемую мощность рассеивания для этого резистора:
Нижний вариант позволяет задать нужную рабочую точку любого диода даже при их разной номинальной мощности.Использование токоограничивающего резистора для задания рабочих– простой и надежный способ обеспечить его работу в оптимальном режиме.
Фито светодиод зеленого спектра выполнен в таком же варианте корпусировки как и все привычные нам светодиоды с кристаллом номинальной мощностью 3Вт. Дополнительный диапазон света, применяемый для полноты спектра, а так же – для получения более приятного света для глаз (при смешении зеленого, синего и красного – получаем на вид почти белый свет). Актуально при совмещении фитосвета и декорирования.
Необходим в меньших пропорциях только некоторым растениям – например огурцам.. Если же требуется сфокусировать свет от фитолампы особенным образом и создать иную геометрию света – то вам стоит подумать о том какиевыбрать для этих целей. А так же не забывайте что заднюю часть светодиода необходимо обработатьперед установкой. И самое главное – не забывайте за ранее продумать сколько светодиодов будет в вашей самодельной фитолампе, какие спектры будут использоваться и каким током вы планируете запитать всю эту цепь (или же разделить на несколько электрических цепей). Основываясь на этих предпочтениях можно будет выбрать и- и лучше подумать об этом за ранее чем искать компромиссы и пересчитывать количество светодиодов на конечном этапе, ведь каждый драйвер может запитать ограниченное количество фито светодиодов, при этом у него есть придел как к минимальному числу диодов, так и к максимальному – например некоторые драйверы запитывают от 10шт до 20шт 3Ватных светодиодов, а некоторые от 30шт до 50шт. Ну и конечно же не стоит забывать об охлаждении светодиодов. Конечно можно использовать обычные плоские алюминиевые профили, но как показывает практика, все же при таком решении кристаллы подвергаются перегреву, дегродации и уменьшается срок их службы. Развитыеимеют большее преимущество, при этом не сильно уступая в цене обычному профилю. А если вы собираетесь запитывать светодиоды током более чем ~0.4А – то на обычном профиле придется дальше распологать светодиоды друг от друга, чем на радиаторе, а значит вам понадобиться еще больший кусок этого профиля, размеры лампы возможно выйдут за требуемую площадь засвета, так что это сомнительная экономия.