Меню

Как повысить мощность светодиода



Светодиоды: как увеличить срок службы и повысить эффективность

Индустрия светодиодной техники — один из самых быстроразвивающихся рынков. Светодиоды присутствуют во многих электронных устройствах в течение долгого времени, а последние разработки в этой отрасли привели к их широкому использованию во всех типах осветительных приборов, вывесок и бытовой техники, и это лишь немногие из вариантов применения.

Являясь альтернативой галогенным лампам, лампам накаливания и флуоресцентным системам освещения как для внутреннего, так и для наружного применения, ожидается, что к 2020 году рост рынка только светодиодного освещения превратится в индустрию стоимостью 70 миллиардов долларов; рост с 18% до 70% за чуть более чем 5 лет. Рост объясняется преимуществами, которые предлагают светодиоды по сравнению с традиционными формами освещения с точки зрения универсальности, срока службы и эффективности. Они обеспечивают большую свободу проектирования, обеспечивают исключительно длительный срок службы, а также значительно более эффективны, т.к. преобразуют большую часть энергии в свет и, таким образом, сводят к минимуму выделяемое тепло.

Светодиоды

Хотя светодиоды значительно более эффективны, чем традиционные средства освещения, они все же выделяют тепло. Это тепло может отрицательно влиять на светодиоды и, следовательно, должно регулироваться, чтобы обеспечить реализацию истинных преимуществ этой технологии. Обычно светодиоды подразделяются на цветовые температуры в огромном количестве цветовых вариантов. При изменении рабочей температуры светодиода также происходит изменение цветовой температуры. Например, при белом свете повышение температуры может при-вести к «более теплому» цвету, излучаемому светодиодом. Кроме того, если на светодиодах в одной и той же матрице присутствует разница в температурах кристалла, может возникать диапазон цветовых температур, что влияет на качество и внешний вид устройства (табл. 1).

Таблица 1. Эффективность светодиодов при различных температурах

Температура Световой поток Вольтаж Эффективность
25°С 196,1 3,237 86,5
60°С 182,2 3,149 82,7
85°С 172,3 3,087 79,7

Как показано на рис. 1, поддержание правильной температуры матрицы светодиодов может не только продлить срок службы, но и привести к увеличению количества света, и тогда для достижения желаемого эффекта может потребоваться меньшее количество светодиодов. Повышение рабочей температуры может оказывать восстанавливающее влияние на свойства светодиода, однако, если достигается чрезмерная температура перехода, особенно выше максимальной рабочей температуры светодиода (

120—150°C), светодиоду будет нанесен непоправимый ущерб, который может привести к полному отказу. Рабочая температура напрямую связана со сроком службы светодиода; чем выше температура, тем короче срок службы светодиода, как показано на графике времени жизни Cree XLamp (рис. 1). Это также верно для драйверов светодиодов, где срок службы драйвера можно определить по сроку службы электролитического конденсатора, и с помощью расчета можно определить, что для каждого падения рабочей температуры на 10°C срок службы конденсатора удваивается. Обеспечение эффективного управления температурным режимом обеспечит стабильное качество, внешний вид и срок службы светодиодных матриц и, в свою очередь, открывает возможность для дальнейшего применения в этой постоянно развивающейся отрасли.

График соотношения срока службы светодиодов

Рисунок 1. График соотношения срока службы светодиодов к рабочей температуре

Существует много способов улучшить термическое управление светодиодными изделиями, и поэтому необходимо выбрать правильный тип теплопроводящего материала, чтобы обеспечить достижение желаемых результатов по рассеиванию тепла в конкретном устройстве. Ассортимент продукции варьируется от теплопроводящих герметизирующих смол, обеспечивающих как рассеивание тепла, так и защиту окружающей среды, до теплоизоляционных материалов, используемых для повышения эффективности теплопроводности в соединении светодиодов. Такие составы предназначены для заполнения зазора между устройством и радиатором, уменьшения теплового сопротивления на границе между ними. Это повышает теплоотдачу и обеспечивает низкую рабочую температуру. Отверждаемые продукты также могут быть использованы в качестве связующих материалов, например силиконовые или эпоксидные компаунды — их выбор часто будет зависеть от требуемой прочности связи или диапазона рабочих температур. Другим вариантом управления теплоотдачей в электронных устройствах является использование теплопроводящей герметизирующей смолы. Эти продукты предназначены для защиты устройства от воздействия окружающей среды, а также для отвода тепла, выделяемого внутри устройства, в окружающую среду. В этом случае компаунд становится теплоотводом и отводит тепловую энергию от устройства. Такие продукты могут использоваться для заливки платы позади, чтобы обеспечить теплоотдачу на корпус.

Различные составы смол обеспечивают спектр различных свойств, каждое из которых может быть важным в той или иной ситуации. Например, полиуретановый материал обеспечивает превосходную гибкость особенно при низких температурах, что является основным преимуществом по сравнению с эпоксидной системой. Силиконовая смола также может обладать гибкостью при низких температурах, а также обеспечивает превосходные характеристики при высоких температурах, значительно превосходящие другие доступные химические составы. Силиконовые продукты обычно дороже остальных. Эпоксидные системы очень прочные и обеспечивают отличную защиту в самых суровых условиях. Это жесткие материалы с низкими коэффициентами теплового расширения, и в некоторых случаях степень гибкости в продукте может быть изменена. Формулирование герметизирующих смол может привести к созданию широкого спектра продуктов с индивидуальными свойствами для частных применений, поэтому рекомендуется подробно обсудить их применение с соответствующим поставщиком материалов.

Читайте также:  Мощность земной коры наибольшая под материками или океанами

Независимо от типа выбранного теплопроводного состава, существует ряд ключевых свойств, которые также необходимо учитывать. Это могут быть довольно простые параметры, такие как рабочие температуры устройства, электрические требования или любые технологические ограничения — вязкость, время отверждения и т.д. Другие параметры более критичны для устройства, и одного из них может быть недостаточно, чтобы выбрать правильный продукт. Теплопроводность является основным примером этого. Измеренная в Вт/м К теплопроводность отражает способность материалов проводить тепло. Значения объемной теплопроводности, найденные в большинстве технических описаний продукта, дают хорошее представление об ожидаемом уровне теплопередачи, позволяя сравнивать различные материалы. Однако использование одних только значений объемной теплопроводности не обязательно приведет к наиболее эффективной теплопередаче.

Тепловое сопротивление, измеренное в K м2/Вт, является обратной величиной теплопроводности. Оно учитывает межфазную толщину и, хотя оно зависит от контактных поверхностей и приложенных давлений, можно следовать некоторым общим правилам, чтобы обеспечить минимальное значение теплового сопротивления и, таким образом, максимизировать эффективность теплопередачи. Например, металлический радиатор будет иметь значительно более высокую теплопроводность, чем теплоноситель, используемый на границе раздела, и поэтому важно, чтобы использовался только тонкий слой этого соединения; увеличение толщины только увеличит тепловое сопротивление. Используя приведен-ную формулу (рис. 2), некоторые базовые расчеты могут дать примеры различий в тепловом сопротивлении, которое, вероятно, можно увидеть между термопастой, нанесенной при 50 мкм, и термопластом толщиной 0,5 мм. Следовательно, меньшая межфазная толщина и более высокая теплопроводность дают наибольшее улучшение теплопередачи.

Тепловое сопротивление соединительных материалов

Рисунок 2. Тепловое сопротивление соединительных материалов

Однако существует проблема использования одних только значений объемной теплопроводности или сравнения значений теплового сопротивления, указанных в технических паспортах продукта. Значительные различия в значениях теплопроводности и теплового сопротивления для одного и того же продукта могут быть достигнуты с использованием различных методов испытаний или их параметров. Это может привести к высоким значениям теплопроводности, которые при расчетах выглядят очень высокими, но при использовании резко снижают свою эффективность. Некоторые методы измеряют только сумму термического сопротивления материалов и контактного сопротивления материала. Electrolube же использует метод теплового потока, который измеряет оба эти значения отдельно, давая гораздо более точное измерение объемной теплопроводности. Испытание на тепловое сопротивление в идеале должно проводиться на установке с имитацией естественного применения, параметров расстояния и веса/давления или, в качестве альтернативы, с использованием сопоставимого метода, в котором определяется давление.

Это приводит нас к еще одному важному фактору при выборе продукции — применению материалов для терморегулирования. Будь то герметизирующее соединение или материал интерфейса, любые зазоры в теплопроводящей среде приведут к снижению скорости рассеивания тепла. Для термопроводящих герметизирующих смол ключом к успеху является обеспечение того, чтобы смола могла течь по всему блоку, в том числе в любые небольшие зазоры. Это помогает устранить любые воздушные зазоры и обеспечить отсутствие скоплений тепла по всему блоку. Чтобы достичь этого, смола должна иметь правильное сочетание теплопроводности и вязкости; обычно, когда теплопроводность увеличивается, вязкость также увеличивается. Electrolube предлагает специальные смолы, которые помогают снизить вязкость для простоты нанесения, в то же время поддерживая высокий уровень теплопроводности для эффективного отвода тепла.

Практический пример, подчеркивающий необходимость таких соображений, приведен в таблице 2. Он показывает разность потенциалов в рассеивании тепла путем измерения температуры используемого теплогенерирующего устройства. Эти результаты были основаны на работах, выполненных конечным пользователем, где все продукты представляли собой материалы для термоинтерфейса, нанесенные одним и тем же методом, с одинаковой толщиной.

Таблица 2. Соотношение теплопроводности со снижением температуры

PRODUCT# BULK THERMAL CONDUCTIVITY (W/m K) DEVICE TEMPERATURE (°C) REDUCTION IN TEMPERATURE (°C)
No interface 1 N/A
12,5
30
22
N/A
27%
2 1,0 24 20%
3 1,4 21 30%
4 4,0 23 23%

Совершенно очевидно, что более высокое значение объемной теплопроводности, в данном случае 12,5 Вт/м К, не обязательно приводит к более эффективному рассеиванию тепла по сравнению с продуктами с более низкими значениями, такими как выше при 1,4 Вт/м К. Причина этого может заключаться в том, что способ обработки не подходит для продукта, из-за того, что продукт не прост в применении или, возможно, продукт не предназначен для этого конкретного применения и демонстрирует высокое термическое сопротивление по сравнению с другими продуктами испытания.

Читайте также:  Как определить мощность магнитного пускателя

Оглядываясь на исходные данные о сроке службы в зависимости от температуры, можно сделать вывод о важности использования и правильного выбора материалов для терморегулирования. Возьмите продукт № 2, который снижает рабочую температуру на 20% (табл. 2). Если бы такое же процентное снижение было достигнуто для светодиодов, о которых говорилось выше, это привело бы к повышению эффективности за счет снижения рабочей температуры с 85°C до 68°C и аналогичным образом увеличению срока службы с 95 000 часов до 120 000 часов. Однако, при выборе продукта №4, достигается большее снижение рабочей температуры, что приводит к увеличению эффективности >3% и увеличению срока службы с 95 000 часов до 140 000 часов. Следовательно, путем выбора правильного продукта и использования наилучшего срока службы можно увеличить эффективность еще на 15—20% при использовании продукта № 4 вместо продукта № 2.

В следующем номере «Электротехнического рынка» мы продолжим говорить о светодиодных устройствах и расскажем, как правильно выбрать средство защиты для них, чтобы увеличить срок службы и производительность.

Источник: ООО «ПРОТЕХ», опубликовано в журнале «Электротехнический рынок» №1 2019 г.

Источник

КПД, срок службы и эффективность светодиодов — как измерить и повысить.

светодиодная матрица

Насколько на самом деле эффективны светодиоды и как продлить их срок службы?

Каким образом измерить в домашних условиях их КПД и повысить эффективность, а также увеличить долговечность светодиодных светильников?

преобразование энергии в тепло светодиодом

Светодиод – это один из самых эффективных и простых в использовании источников света. Однако при этом, большую часть потребляемой энергии он все равно расходует впустую, преобразуя ее не в свет, а в тепло.

Сравнивать светодиоды с обычной лампочкой конечно же не нужно, тут они убежали далеко вперед. Но как вы думаете, насколько высок у них реальный КПД?

Давайте это проверим в живую, не по надписям на упаковках и данным таблиц в интернете, а колориметрическим методом в домашних условиях.

как замерить КПД светодиода в домашних условиях своими руками

Если опустить светодиод в воду и замерить разницу температур до его включения и спустя некоторое время после, то можно выяснить, сколько энергии от него перейдет именно в тепло.

Зная общее количество затраченной энергии и энергии ушедшей в тепло, можно реально узнать сколько пользы от данного источника света перешло именно в свет.

колба от термоса как колориметр

Емкость в которой будут производиться измерения, должна быть изолирована от колебаний температуры снаружи и внутри. Для этого подойдет обычная колба от термоса.

самодельный колориметр

При определенной доработке, у вас получится вполне годный самодельный колориметр.

изолирование выводов светодиода лаком

Чтобы изолировать и предотвратить утечки тока, все провода и выводы на светодиоде следует покрыть толстым слоем электроизоляционного лака.

Перед экспериментом заливаете во внутрь колбы 250мл дистиллированной воды.

температура жидкости до нагревания светодиода

Далее фиксируете начальную температуру жидкости.

светодиод в воде и испытание его КПД

Опускаете светодиод в воду, так чтобы она полностью его покрывала. При этом свет должен беспрепятственно выходить наружу.

измерение КПД светодиодной матрицы своими руками

Включаете питание и начинаете отсчет времени.

температура воды после нагрева светодиода

Через 10 минут выключаете напряжение и опять замеряете температуру воды.

При этом не забудьте хорошенько ее перемешать.

опыт по измерению КПД со светодиодом

Теперь нужно повторить эксперимент, но на этот раз, плотно заклейте матрицу каким-нибудь непрозрачным материалом. Это необходимо, дабы энергия не могла покинуть систему в виде света.

Опыт с заклеенным экземпляром повторяется опять в той же последовательности:

После всех измерений и экспериментов, можно переходить к расчетам.

расчет эффективности светодиода

Допустим, для данной модели среднее потребление источника света равняется 47,8Вт. Время работы – 10минут.

расход энергии на открытом светодиоде

Если подставить эти данные в формулу, то получим, что за время в 600 секунд, на свечение светодиода было затрачено 28 320 Дж.

В случае с заклеенной моделью, вода нагрелась с 27 до 50 градусов. Теплоемкость воды 4200Дж, а масса – 0,25кг.

сколько энергии уйдет на нагрев светодиода

Еще 130 Дж на каждый градус, ушло на нагрев колбы, плюс нужно прибавить энергию на нагрев самого светодиода. Он весит 27 грамм и в основном состоит из меди. В итоге получается цифра в 27377 Дж.

расчет КПД и теплопотерь светодиода

Отношение выделившейся энергии и затраченной будет равняться 96,7%. То есть, не хватает более 3%. Это как раз таки и есть тепловые потери.

тепловые потери на открытом светодиоде и его КПД расчет

В случае с открытым светодиодом, вода нагрелась с 28 до 45 градусов. Все остальные переменные остались прежними. Расчет здесь будет выглядеть следующим образом:

Читайте также:  Gvm 66 компрессор мощность

Какой же итог можно сделать из всех этих опытов и вычислений?

потери электроэнергии при свечении светодиода

Как видно из этого небольшого эксперимента, непосредственно в виде света, систему покинуло около 28% энергии. А если учесть 3% тепловых потерь, то и вовсе остается всего 25%.

Как видите, до идеальных источников света, как их представляют многие продавцы, светодиодам еще очень далеко.

Хуже того, на рынке зачастую встречаются модели, крайне низкого качества с еще меньшим КПД.

Давайте теперь сравним яркость разных моделей и посмотрим от чего она зависит и можем ли мы как то на это влиять. Чтобы провести достоверное сравнение, воспользуйтесь обычным куском трубы и люксометром.

измерение яркости качественного светодиода

Допустим, испытанный ранее качественный образец, обеспечивает освещенность 1100 люкс. И это при потребляемой мощности в 50 Вт.

измерение яркости на светодиодной матрице плохого качества

А если взять более дешевую модель? Данные могут получиться в два раза ниже – менее 5500 Лк.

И это при одинаковой мощности! Получается, что заплатите вы за свет столько же как и в первом случае, а получите его на 50% меньше.

как повысить яркость светодиода при одинаковой мощности

А можно ли получить в 3 раза больше света, затрачивая как можно меньше энергии?

Можно, но для этого понадобится светодиод работающий в немного другом режиме. Чтобы понять как это сделать, нужно провести еще немного измерений.

изменение яркости и мощности светодиода эксперимент

В первую очередь, вас должен интересовать момент зависимости яркости от потребляемой мощности. Постепенно повышайте мощность и следите за показаниями люксометра.

график зависимости нелинейный яркости от мощности светодиода

В итоге вы выйдите на такую вот нелинейную зависимость.

линейная зависимость яркости светодиода от его мощности

Если бы она была линейной, вы бы получили что-то вроде этого.

падение эффективности светодиода при увеличении мощности

Получится еще интересней, если посчитать относительную эффективность светодиода, за 100% взяв значение мощности в 50Вт.

Видите, как прослеживается ухудшение его эффективности. Такое ухудшение с повышением мощности, присуще всем светодиодам. И причин этому несколько.

уменьшение образования фотонов в p-n переходе

Одна из них, конечно же нагрев. С повышением температуры, снижается вероятность образования фотонов в p-n переходе.

структура светодиода из чего состоит

К тому же уменьшается и энергия этих фотонов. Даже при хорошем охлаждении корпуса, температура p-n перехода может быть на десятки градусов выше, так как он отделен от металла подложкой из сапфира.

что такое индукционная лампа сравнение с ДРЛ ДНаТ люминесцентными и светодиодными

А она не очень хорошо проводит тепло. Разницу температур можно посчитать, зная размеры кристалла и выделяемую на нем теплоту.

При выделяющейся теплоте в 1Вт, учитывая толщину и площадь подложки, температура перехода будет на 11,5 градусов выше.

нагрев светодиода и разница между хорошим и дешевым

В случае с дешевым светодиодом все намного хуже. Здесь результат – более 25 градусов.

Высокая температура перехода приводит к быстрой деградации кристалла, сокращая его срок службы. Отсюда и возникают моргания, мигания и т.п.

Интересно, производители не знают про эту разницу в температуре или намеренно создают обреченные устройства?

фактический нагрев светодиода в светильнике

Нередко компоненты, казалось бы в нормальных, дорогих светильниках, работают в предельных режимах, на максимальных температурах без какого-либо запаса прочности.

паразитное внутренне сопротивление светодиода

Вторая причина ухудшения эффективности светодиода при увеличении мощности – это паразитное внутреннее сопротивление.

квадратичная зависимость тока и сопротивления светодиодов

Пока ток небольшой, оно не заметно. Но из-за квадратичной зависимости, с увеличением тока все большая часть энергии превращается в бесполезное тепло.

Посмотрев на эту схему, сразу хочется избавиться от паразитного сопротивления. Ну или хотя бы уменьшить его, так как это делают с конденсаторами.

как уменьшить потери на сопротивление в светодиоде

То есть, подключить параллельно еще один светодиод, тем самым в два раза уменьшив потери на сопротивление. И этот метод, конечно работает.

Подключив в светильник параллельно два светодиода вместо одного, вы получите больше света с меньшими затратами энергии и соответственно меньше нагрева.

что такое El шнур и провод холодный неон его отличия от светодиодной ленты что лучше

Безусловно, это продлевает и срок службы светодиода.

повышение КПД и эффективности светодиодов при параллельном подключении

Можно не останавливаться и подключить 3,4 диода вместо одного, хуже не будет.

монтаж светодиода большей мощности что это дает

А если места для нескольких светодиодов недостаточно, то можно поставить светодиод изначально рассчитанный на большую мощность. Например 100 ваттный, в 50 ваттный светильник.

Именно таким образом можно поднять эффективность светильника в несколько раз, при тех же затратах энергии, что и на первоначальном источнике, но меньшей мощности, и работающего на пределе своих возможностей.

почем у сгорают светодиоды и как исправить

Более того, используя не больше трети мощности от максимальной, вы навсегда забудете, что такое замена сгоревших светодиодов.

При этом эффективность их работы и КПД заметно возрастут.

Поэтому при покупке светодиодов, всегда интересуйтесь размером кристаллов. Ведь от этого зависит их охлаждение и внутреннее сопротивление.

Здесь действует правило – чем больше, тем лучше.

Источник

Как повысить мощность светодиода



КПД, срок службы и эффективность светодиодов — как измерить и повысить.

светодиодная матрица

Насколько на самом деле эффективны светодиоды и как продлить их срок службы?

Каким образом измерить в домашних условиях их КПД и повысить эффективность, а также увеличить долговечность светодиодных светильников?

преобразование энергии в тепло светодиодом

Светодиод – это один из самых эффективных и простых в использовании источников света. Однако при этом, большую часть потребляемой энергии он все равно расходует впустую, преобразуя ее не в свет, а в тепло.

Сравнивать светодиоды с обычной лампочкой конечно же не нужно, тут они убежали далеко вперед. Но как вы думаете, насколько высок у них реальный КПД?

Давайте это проверим в живую, не по надписям на упаковках и данным таблиц в интернете, а колориметрическим методом в домашних условиях.

как замерить КПД светодиода в домашних условиях своими руками

Если опустить светодиод в воду и замерить разницу температур до его включения и спустя некоторое время после, то можно выяснить, сколько энергии от него перейдет именно в тепло.

Зная общее количество затраченной энергии и энергии ушедшей в тепло, можно реально узнать сколько пользы от данного источника света перешло именно в свет.

колба от термоса как колориметр

Емкость в которой будут производиться измерения, должна быть изолирована от колебаний температуры снаружи и внутри. Для этого подойдет обычная колба от термоса.

самодельный колориметр

При определенной доработке, у вас получится вполне годный самодельный колориметр.

изолирование выводов светодиода лаком

Чтобы изолировать и предотвратить утечки тока, все провода и выводы на светодиоде следует покрыть толстым слоем электроизоляционного лака.

Перед экспериментом заливаете во внутрь колбы 250мл дистиллированной воды.

температура жидкости до нагревания светодиода

Далее фиксируете начальную температуру жидкости.

светодиод в воде и испытание его КПД

Опускаете светодиод в воду, так чтобы она полностью его покрывала. При этом свет должен беспрепятственно выходить наружу.

измерение КПД светодиодной матрицы своими руками

Включаете питание и начинаете отсчет времени.

температура воды после нагрева светодиода

Через 10 минут выключаете напряжение и опять замеряете температуру воды.

При этом не забудьте хорошенько ее перемешать.

опыт по измерению КПД со светодиодом

Теперь нужно повторить эксперимент, но на этот раз, плотно заклейте матрицу каким-нибудь непрозрачным материалом. Это необходимо, дабы энергия не могла покинуть систему в виде света.

Опыт с заклеенным экземпляром повторяется опять в той же последовательности:

После всех измерений и экспериментов, можно переходить к расчетам.

расчет эффективности светодиода

Допустим, для данной модели среднее потребление источника света равняется 47,8Вт. Время работы – 10минут.

расход энергии на открытом светодиоде

Если подставить эти данные в формулу, то получим, что за время в 600 секунд, на свечение светодиода было затрачено 28 320 Дж.

В случае с заклеенной моделью, вода нагрелась с 27 до 50 градусов. Теплоемкость воды 4200Дж, а масса – 0,25кг.

сколько энергии уйдет на нагрев светодиода

Еще 130 Дж на каждый градус, ушло на нагрев колбы, плюс нужно прибавить энергию на нагрев самого светодиода. Он весит 27 грамм и в основном состоит из меди. В итоге получается цифра в 27377 Дж.

расчет КПД и теплопотерь светодиода

Отношение выделившейся энергии и затраченной будет равняться 96,7%. То есть, не хватает более 3%. Это как раз таки и есть тепловые потери.

тепловые потери на открытом светодиоде и его КПД расчет

В случае с открытым светодиодом, вода нагрелась с 28 до 45 градусов. Все остальные переменные остались прежними. Расчет здесь будет выглядеть следующим образом:

Какой же итог можно сделать из всех этих опытов и вычислений?

потери электроэнергии при свечении светодиода

Как видно из этого небольшого эксперимента, непосредственно в виде света, систему покинуло около 28% энергии. А если учесть 3% тепловых потерь, то и вовсе остается всего 25%.

Читайте также:  Расчетная мощность двигателя насоса определяется

Как видите, до идеальных источников света, как их представляют многие продавцы, светодиодам еще очень далеко.

Хуже того, на рынке зачастую встречаются модели, крайне низкого качества с еще меньшим КПД.

Давайте теперь сравним яркость разных моделей и посмотрим от чего она зависит и можем ли мы как то на это влиять. Чтобы провести достоверное сравнение, воспользуйтесь обычным куском трубы и люксометром.

измерение яркости качественного светодиода

Допустим, испытанный ранее качественный образец, обеспечивает освещенность 1100 люкс. И это при потребляемой мощности в 50 Вт.

измерение яркости на светодиодной матрице плохого качества

А если взять более дешевую модель? Данные могут получиться в два раза ниже – менее 5500 Лк.

И это при одинаковой мощности! Получается, что заплатите вы за свет столько же как и в первом случае, а получите его на 50% меньше.

как повысить яркость светодиода при одинаковой мощности

А можно ли получить в 3 раза больше света, затрачивая как можно меньше энергии?

Можно, но для этого понадобится светодиод работающий в немного другом режиме. Чтобы понять как это сделать, нужно провести еще немного измерений.

изменение яркости и мощности светодиода эксперимент

В первую очередь, вас должен интересовать момент зависимости яркости от потребляемой мощности. Постепенно повышайте мощность и следите за показаниями люксометра.

график зависимости нелинейный яркости от мощности светодиода

В итоге вы выйдите на такую вот нелинейную зависимость.

линейная зависимость яркости светодиода от его мощности

Если бы она была линейной, вы бы получили что-то вроде этого.

падение эффективности светодиода при увеличении мощности

Получится еще интересней, если посчитать относительную эффективность светодиода, за 100% взяв значение мощности в 50Вт.

Видите, как прослеживается ухудшение его эффективности. Такое ухудшение с повышением мощности, присуще всем светодиодам. И причин этому несколько.

уменьшение образования фотонов в p-n переходе

Одна из них, конечно же нагрев. С повышением температуры, снижается вероятность образования фотонов в p-n переходе.

структура светодиода из чего состоит

К тому же уменьшается и энергия этих фотонов. Даже при хорошем охлаждении корпуса, температура p-n перехода может быть на десятки градусов выше, так как он отделен от металла подложкой из сапфира.

что такое индукционная лампа сравнение с ДРЛ ДНаТ люминесцентными и светодиодными

А она не очень хорошо проводит тепло. Разницу температур можно посчитать, зная размеры кристалла и выделяемую на нем теплоту.

При выделяющейся теплоте в 1Вт, учитывая толщину и площадь подложки, температура перехода будет на 11,5 градусов выше.

нагрев светодиода и разница между хорошим и дешевым

В случае с дешевым светодиодом все намного хуже. Здесь результат – более 25 градусов.

Высокая температура перехода приводит к быстрой деградации кристалла, сокращая его срок службы. Отсюда и возникают моргания, мигания и т.п.

Интересно, производители не знают про эту разницу в температуре или намеренно создают обреченные устройства?

фактический нагрев светодиода в светильнике

Нередко компоненты, казалось бы в нормальных, дорогих светильниках, работают в предельных режимах, на максимальных температурах без какого-либо запаса прочности.

паразитное внутренне сопротивление светодиода

Вторая причина ухудшения эффективности светодиода при увеличении мощности – это паразитное внутреннее сопротивление.

квадратичная зависимость тока и сопротивления светодиодов

Пока ток небольшой, оно не заметно. Но из-за квадратичной зависимости, с увеличением тока все большая часть энергии превращается в бесполезное тепло.

Посмотрев на эту схему, сразу хочется избавиться от паразитного сопротивления. Ну или хотя бы уменьшить его, так как это делают с конденсаторами.

как уменьшить потери на сопротивление в светодиоде

То есть, подключить параллельно еще один светодиод, тем самым в два раза уменьшив потери на сопротивление. И этот метод, конечно работает.

Читайте также:  Мощность генератора тойота виндом 21

Подключив в светильник параллельно два светодиода вместо одного, вы получите больше света с меньшими затратами энергии и соответственно меньше нагрева.

что такое El шнур и провод холодный неон его отличия от светодиодной ленты что лучше

Безусловно, это продлевает и срок службы светодиода.

повышение КПД и эффективности светодиодов при параллельном подключении

Можно не останавливаться и подключить 3,4 диода вместо одного, хуже не будет.

монтаж светодиода большей мощности что это дает

А если места для нескольких светодиодов недостаточно, то можно поставить светодиод изначально рассчитанный на большую мощность. Например 100 ваттный, в 50 ваттный светильник.

Именно таким образом можно поднять эффективность светильника в несколько раз, при тех же затратах энергии, что и на первоначальном источнике, но меньшей мощности, и работающего на пределе своих возможностей.

почем у сгорают светодиоды и как исправить

Более того, используя не больше трети мощности от максимальной, вы навсегда забудете, что такое замена сгоревших светодиодов.

При этом эффективность их работы и КПД заметно возрастут.

Поэтому при покупке светодиодов, всегда интересуйтесь размером кристаллов. Ведь от этого зависит их охлаждение и внутреннее сопротивление.

Здесь действует правило – чем больше, тем лучше.

Источник

Светлый угол — светодиоды

. форум о светодиодах и свете

  • Список форумовСВЕТОДИОДЫ — практическое применениеПитание и подключение светодиодов
  • Изменить размер шрифта
  • Для печати
  • FAQ
  • Регистрация
  • Вход

как увеличить мощность?

как увеличить мощность?

artstyle » 03 июл 2016, 09:33

Мощность: 6 Вт красный: 2 Вт зеленый: 2 Вт синий 2 Вт
скажите я могу перепаять эти диоды на диоды большей мощности? и где их взять?

Re: как увеличить мощность?

Invisible_Light » 03 июл 2016, 15:19

Каков у вас опыт покупок на АлиЭкспресс? Имели ли дело с различными светодиодами и изделиями из них (особенно, с недорогими китайскими)? Имеете ли представление, что означает мощность светодиода, как она определяется и как её считают китайские продавцы?

Предположительно, внутри стоит один светодиод, типа http://alled.ru/3rgb-3.html , а не несколько штук.
Мощность, скорее всего, не реальная на кристаллах, а условная — по заявленной мощности кристаллов). Реальная мощность считается = падение напряжения * ток через кристалл.
В китайских изделиях чаще всего реальная мощность ниже заявленной (иногда в несколько раз).

Прежде, чем решать, какой диод ставить вместо штатного, нужно вскрыть изделие и посмотреть, что там стоит, а также, по возможности, измерить токи через каждый цвет и падение напряжения на цветах.
Простая замена диода ничего не даст, а может ещё ухудшить, если будут другие падения напряжения.
Чтобы увеличить реальную мощность, надо увеличить ток через диоды. Увеличение тока увеличит и нагрев диода. Чтобы увеличить ток через диоды, возможно, придётся вмешиваться в управляющий блок.

Относитесь скептически к прилагаемым фото, особенно к рекламируемой яркости. Продавцы имеют склонность помещать фото разных светящихся безделушек, снятых в полной темноте.
В реальных условиях товар может разочаровать.

Invisible_Light Scio me nihil scire
Scio me nihil scireСообщений: 5972 Зарегистрирован: 17 июн 2012, 01:53 Откуда: Киров Благодарил (а): 13 раз. Поблагодарили: 961 раз.

Re: как увеличить мощность?

artstyle » 03 июл 2016, 19:35

Re: как увеличить мощность?

Invisible_Light » 03 июл 2016, 20:21

В любом случае, чисто теоретически, без покупки данного блока, вопрос повышения мощности не решить. Ещё толком не известно, с какой яркостью светит без переделок/доработок.

Читайте также:  Уровень звуковой мощности трансформатора

Возможная доработка : заменить штатный диод (если окажется слабоват) на более мощный http://ru.aliexpress.com/wholesale?catI . d+mce+rgbw MC-E RGBW.
Белый можно не подключать. По питанию — надо смотреть, как подключено, какой максимальный ток на один цвет.

Invisible_Light Scio me nihil scire
Scio me nihil scireСообщений: 5972 Зарегистрирован: 17 июн 2012, 01:53 Откуда: Киров Благодарил (а): 13 раз. Поблагодарили: 961 раз.

Re: как увеличить мощность?

artstyle » 03 июл 2016, 22:11

Re: как увеличить мощность?

Invisible_Light » 03 июл 2016, 22:33

Для косы — яркости, возможно, хватит и без переделок. От 12V эта штука уже должна работать.
Для увеличения мощности/яркости диодов нужно увеличить ток через каждый кристалл во всех трёх каналах. Возможно, придётся только поменять некоторые резисторы в управлении транзисторов каждого канала, а возможно, придётся заменить и транзисторы на несколько более мощные (китайцы не ставят электронные компоненты «с запасом», иногда впритык по мощности).
Чтобы заменить диод, если понадобится, новый должен влезть на штатное место. Надо смотреть и сравнивать размеры звезды от того и другого диода, возможно, придётся немного обтачивать лучи звезды напильником.

Хорошо, если блок возможно будет вскрыть без грубой силы и без разрушений и появится доступ к деталям платы. Есть вероятность, что элементы могут быть залиты герметиком/компаундом.
Купите и посмотрите.
По фото непонятно, где у блока находится приёмная антенна — в описании и на фото видно, что пульт ДУ — RF (радиочастотный).

Invisible_Light Scio me nihil scire
Scio me nihil scireСообщений: 5972 Зарегистрирован: 17 июн 2012, 01:53 Откуда: Киров Благодарил (а): 13 раз. Поблагодарили: 961 раз.

Re: как увеличить мощность?

artstyle » 03 июл 2016, 23:01

Re: как увеличить мощность?

Invisible_Light » 03 июл 2016, 23:31

Попробуйте задать вопрос о комплектации оптоволокном — продавцу изделия (разумеется, по-английски). Если уж торгует неполным комплектом, где-то у них есть и остальная часть.

Или поищите на Али (поиск по-русски и по-английски). Волокно там есть, но нужно, чтобы подошло для этой штуки.

Invisible_Light Scio me nihil scire
Scio me nihil scireСообщений: 5972 Зарегистрирован: 17 июн 2012, 01:53 Откуда: Киров Благодарил (а): 13 раз. Поблагодарили: 961 раз.

Re: как увеличить мощность?

Лоцман » 04 июл 2016, 04:55

Аватар пользователя
Лоцман Прожектор
Сообщений: 151 Зарегистрирован: 24 ноя 2015, 01:10 Откуда: Витебск Благодарил (а): 2 раз. Поблагодарили: 4 раз.

Re: как увеличить мощность?

artstyle » 05 июл 2016, 16:59

Re: как увеличить мощность?

Лоцман » 06 июл 2016, 04:37

Аватар пользователя
Лоцман Прожектор
Сообщений: 151 Зарегистрирован: 24 ноя 2015, 01:10 Откуда: Витебск Благодарил (а): 2 раз. Поблагодарили: 4 раз.

Re: как увеличить мощность?

artstyle » 08 июл 2016, 06:00

Re: как увеличить мощность?

artstyle » 08 июл 2016, 06:12

Изображение

Железки для чего нужны? если их пооткусывать то как раз влезет в 36 диаметр.

Re: как увеличить мощность?

vadimka » 08 июл 2016, 06:35

Аватар пользователя
vadimka Scio me nihil scire
Scio me nihil scireСообщений: 5121 Зарегистрирован: 10 окт 2010, 22:38 Откуда: Чуйская долина — Норд — Рейн-Вестфалия (Рур гебит) Germany,Wesel Благодарил (а):224 раз. Поблагодарили:172 раз.

  • Сайт

Re: как увеличить мощность?

artstyle » 08 июл 2016, 17:07

Источник