1
Przewodnik CELMA dla firm OEM oraz producentów opraw
o
ś
wietleniowych opartych o technologi
ę
LED
Wersja
1, wrzesie
ń
2009
Dokument: CELMA/LED/AH/002C
www.celma.org
Członek CELMA w Polsce
www.pollighting.org; e-mail: biuro@pollighting.pl
2
SPIS TRE
Ś
CI
WPROWADZENIE ................................................................................................................. 3
1. Pierwsza fundamentalna decyzja....................................................................................... 3
2. Druga fundamentalna decyzja ............................................................................................ 3
3. Efekt o
ś
wietleniowy ............................................................................................................. 3
4. Temperatura barwowa (CCT) ............................................................................................ 4
5. Wska
ź
nik oddawania barw (CRI) ........................................................................................ 5
6. Otoczenie i temperatura ............................ ....................................................................... 6
7. Normy .............................................................................................................................. 7
8. Skuteczno
ść
ś
wietlna ........................................................................................................... 7
9. Projekt oprawy .................................................................................................................... 7
10. Wymogi dotycz
ą
ce niezawodno
ś
ci oraz
ż
ywotno
ś
ci lampy lub oprawy ........................... 8
11. Zarz
ą
dzanie ciepłem ......................... ............................................................................ 9
12. Sterowanie diod
ą
LED..................................................................................................... 9
13. Optyka wtórna .................................................................................................................. 10
3
WPROWADZENIE
Projektowanie i produkcja opraw opartych o technologi
ę
LED wymaga okre
ś
lonej wiedzy i
kwalifikacji. Niniejszy dokument porusza niektóre wa
ż
ne zagadnienia, które powinny by
ć
uwzgl
ę
dniane przez producentów OEM oraz wytwórców opraw LED.
Wybór odpowiedniego partnera do współpracy pomo
ż
e odpowiedzie
ć
na poni
ż
sze istotne
pytania i odpowiednio dobra
ć
firm
ę
, rynek, zastosowanie, lamp
ę
oraz opraw
ę
.
1. Pierwsza fundamentalna decyzja
W celu zaprojektowania oprawy o
ś
wietleniowej LED nale
ż
y okre
ś
li
ć
, czy:
Zakład posiada wystarczaj
ą
ce do
ś
wiadczenie i zasoby
Zakład zamierza współpracowa
ć
z firm
ą
z do
ś
wiadczeniem w bran
ż
y diod LED, ich
komponentów i wyposa
ż
enia elektronicznego
2. Druga fundamentalna decyzja
Czy zakład zamierza
Zakupi
ć
„silniki
ś
wietlne” LED i wbudowa
ć
je w istniej
ą
ce lub nowe lampy b
ą
d
ź
oprawy?
Stworzy
ć
opraw
ę
zło
ż
on
ą
z modułów LED z pomoc
ą
czy bez pomocy stron trzecich?
Decyzja powinna by
ć
podj
ę
ta w oparciu o:
Główn
ą
specjalno
ść
zakładu; czy jest to projektowanie elektroniczne, czy
wytwarzanie elementów metalowych?
Czas potrzebny do wprowadzenia na rynek
Posiadane zasoby
3. Efekt o
ś
wietleniowy
Cel:
Znaj
ą
c docelowy poziom o
ś
wietlenia mo
ż
na okre
ś
li
ć
wymagan
ą
do jego uzyskania liczb
ę
diod
LED oraz kombinacj
ę
wielko
ś
ci strumieni
ś
wietlnych.
(wyprowadzenie)
uwaga: 1stopokandela = 10.76 luksów
4
Nale
ż
y uwzgl
ę
dni
ć
:
Strumie
ń
ś
wietlny diody LED, zwykle podawany w lumenach (lm)
Efekty optyczne
Dioda LED 90 lm bez optyki wtórnej daje efekt o
ś
wietleniowy zupełnie inny
ni
ż
taka sama LED z 15° optyk
ą
wtórn
ą
Straty
Niektórzy producenci LED podaj
ą
warto
ś
ci strumienia
ś
wietlnego w oparciu o
test „błysku”, wykonywany w ko
ń
cowych etapach produkcji. Test błysku
przeprowadzany jest w ci
ą
gu ułamka sekundy, przy temperaturze (cz
ę
sto
okre
ś
lanej jako temperatura zł
ą
cza, Tj) 25°C. W celu obliczenia warto
ś
ci
strumienia
ś
wietlnego oprawy, nale
ż
y posłu
ż
y
ć
si
ę
warto
ś
ci
ą
strumienia
ś
wietlnego dla spodziewanej Tj (podanej w materiałach producenta).
Straty cieplne: Kiedy dioda LED osi
ą
ga temperatur
ę
robocz
ą
, o stratach
cieplnych decyduje odpowiednie zarz
ą
dzanie ciepłem (thermal management)
(tj. ograniczenie oporu cieplnego, rozpraszanie ciepła itd.).
Straty sterownika: Odpowiednio skonstruowany i zoptymalizowany sterownik
oraz
ź
ródło zasilania podnios
ą
sprawno
ść
systemu.
Straty optyczne: Wtórne elementy optyczne, czy s
ą
to soczewki, odbły
ś
niki
czy rozpraszacze, maj
ą
wpływ na wydajno
ść
. Odpowiednio skonstruowane i
wdro
ż
one elementy optyczne minimalizuj
ą
te straty i zwi
ę
kszaj
ą
sprawno
ść
lampy lub oprawy w obr
ę
bie danego zastosowania.
Znaczenie ma tak
ż
e pr
ą
d zasilaj
ą
cy, poniewa
ż
zwi
ę
ksza on temperatur
ę
diody LED, co
powoduje dalsze zmniejszenie skuteczno
ś
ci
ś
wietlnej (lm/W).
Nale
ż
y uwzgl
ę
dni
ć
:
Czy skuteczno
ść
ś
wietlna (lm/W) jest priorytetem? Zastosowanie wi
ę
kszej liczby diod
LED pracuj
ą
cych przy zoptymalizowanym pr
ą
dzie zasilaj
ą
cym (~350mA), w celu
maksymalizacji sprawno
ś
ci lampy lub oprawy, mo
ż
e mie
ć
wpływ na zestawienie
materiałowe (BoM)
Zastosowanie mniejszej liczby diod LED, pracuj
ą
cych przy wy
ż
szych pr
ą
dach
zasilaj
ą
cych (~700mA), mo
ż
e w rzeczywisto
ś
ci zmniejszy
ć
koszt BoM, ale tak
ż
e
okaza
ć
si
ę
mniej wydajne (lm/W)
O wyborze sposobu post
ę
powania powinno zadecydowa
ć
zastosowanie produktu
4. Temperatura barwowa (CCT)
Cel:
Wybór temperatury barwowej odpowiedniej dla danego zastosowania, która jest jednocze
ś
nie
gwarantowana i dost
ę
pna w całym ła
ń
cuchu dostaw, oraz przez cały czas działania produktu.
Nale
ż
y uwzgl
ę
dni
ć
:
Jaki jest wymagany strumie
ń
ś
wietlny. Mo
ż
e to mie
ć
wpływ na wybór zakresu CCT,
np. niektóre białe diody LED o bardzo ciepłej barwie (~2700 K) osi
ą
gaj
ą
po
żą
dan
ą
warto
ść
CCT kosztem strumienia
ś
wietlnego.
Czy dostawca diod LED mo
ż
e zapewni
ć
gwarancj
ę
dla wybranego zakresu CCT
b
ą
d
ź
binu diody?
Czy warto
ś
ci te s
ą
zapewnione przez cały czas działania lampy b
ą
d
ź
oprawy?
Wymagania w zakresie wska
ź
nika oddawania barw (CRI) , które równie
ż
mog
ą
mie
ć
wpływ na wybór CCT. W przypadku niektórych producentów LED, im cieplejsza biel
ś
wiatła, tym wi
ę
ksza warto
ść
CRI. Nale
ż
y jednak zweryfikowa
ć
to w oparciu o dane
producenta dla okre
ś
lonego produktu.
Jednolito
ść
barwy w obr
ę
bie k
ą
ta widzenia.
Nale
ż
y wiedzie
ć
, jaka jest warto
ść
CCT
zale
ż
nie od k
ą
ta widzenia oraz jak wpłynie
to na dane zastosowanie produktu. Nale
ż
y
tak
ż
e uwzgl
ę
dni
ć
fakt,
ż
e dodanie optyki
wtórnej
mo
ż
e
równie
ż
nadmiernie
zwi
ę
kszy
ć
ró
ż
nic
ę
w CCT. Trzeba wzi
ąć
CCT over View Angle
4000
4500
5000
5500
6000
6500
7000
7500
8000
8500
-90 -75 -60 -45 -30 -15 0
15 30 45 60 75 90
Angle [deg]
C
C
T
[
K
].
Cree
Luxeon
Comp
CCT over View Angle
4000
4500
5000
5500
6000
6500
7000
7500
8000
8500
-90 -75 -60 -45 -30 -15 0
15 30 45 60 75 90
Angle [deg]
C
C
T
[
K
].
Cree
Luxeon
Comp
CCT a k
ą
t widzenia
k
ą
t (stopnie)
5
pod uwag
ę
wra
ż
liwo
ść
ludzkiego oka, która jest ró
ż
na dla ró
ż
nych warto
ś
ci CCT.
Znajomo
ść
procesu produkcyjnego białych diod LED umo
ż
liwi odpowiedni
ą
optymalizacj
ę
systemu.
Istniej
ą
dwa sposoby wytworzenia
ś
wiatła białego wysokiej intensywno
ś
ci za pomoc
ą
diod
LED. Pierwszy polega na wykorzystaniu pojedynczych diod LED, które emituj
ą
barwy
podstawowe, np. czerwon
ą
, zielon
ą
i niebiesk
ą
, a nast
ę
pnie poł
ą
czeniu tych barw w
proporcjach daj
ą
cych
ś
wiatło białe. Drugi sposób obejmuje wykorzystanie luminoforu,
zamieniaj
ą
cego
ś
wiatło
monochromatyczne
diody
LED
niebieskiej
lub
UV
na
szerokopasmowe
ś
wiatło białe. Dodatkowe efekty mo
ż
na uzyska
ć
poprzez poł
ą
czenie diod
LED wytwarzaj
ą
cych
ś
wiatło białe (przetworzone przez luminofor) z diodami LED
wykorzystuj
ą
cymi barwy podstawowe.
Niestabilno
ść
produkcji nadal jednak powoduje,
ż
e uzyskanie okre
ś
lonych warto
ś
ci CCT na
rozkładzie promieniowania ciała doskonale czarnego ma ograniczon
ą
precyzj
ę
. Producenci
LED wytwarzaj
ą
diody, których
ś
wiatło przypada na biny powy
ż
ej i poni
ż
ej krzywej
promieniowania ciała doskonale czarnego.
Wi
ę
kszo
ść
prac rozwojowych prowadzonych
przez ró
ż
nych producentów LED skupia si
ę
na poprawie precyzji uzyskiwania okre
ś
lonej
warto
ś
ci CCT. Na tym wa
ż
nym polu nale
ż
y
si
ę
spodziewa
ć
ci
ą
głych post
ę
pów.
Czy dane zastosowanie wymaga
ś
wiatła białego o stabilnej
temperaturze barwowej
Czy mo
ż
e wymagana jest
regulowana temperatura barwowa,
umo
ż
liwiaj
ą
ca osi
ą
gni
ę
cie ró
ż
nych
efektów
5. Wska
ź
nik oddawania barw (CRI)
Cel:
Spełnienie wymogów CRI konstrukcji lampy lub
oprawy, poprzez wybór odpowiedniej diody LED
b
ą
d
ź
kombinacji diod LED.
Nale
ż
y uwzgl
ę
dni
ć
:
Fakt,
ż
e białe diody LED maj
ą
ustalon
ą
warto
ść
CRI.
charakterystyka binów dla diody białej
krzywa dla ciała
doskonale czarnego
za du
ż
o niebieskiego?
za mało ciemnoczerwonego?
w
z
g
l
ę
d
n
a
m
o
c
s
p
e
k
tr
a
ln
a
długo
ść
fali w nm
iluminant A
wska
ź
nik oddawania barw CRI
jasnoszarawo-czerwony
ciemnoszarawo-
ż
ółty
mocny
ż
ółto-zielony
umiarkowany
ż
ółtawo-zielony
jasnoniebieskawo-zielony
jasnoniebieski
jasnofioletowy
jasnoczerwonawo-ró
ż
owy
mocny czerwony
mocny
ż
ółty
mocny zielony
mocny niebieski
jasno
ż
ółtawo-ró
ż
owy (kolor cery)
umiarkowany oliwkowozielony (ziele
ń
li
ś
ci)
„japo
ń
ska cera”
6
Ł
ą
czenie diod LED (białych i kolorowych) mo
ż
e oddziaływa
ć
na warto
ść
CRI, jak równie
ż
całkowity strumie
ń
ś
wietlny oraz skuteczno
ść
ś
wietln
ą
(lm/W).
Czy proponowany projekt jest przeznaczony dla pojedynczych diod LED, czy te
ż
umo
ż
liwia ł
ą
czenie diod LED ró
ż
nego koloru (białych jak i kolorowych)?
Nale
ż
y uwa
ż
nie przestudiowa
ć
dokumentacj
ę
producenta. Czy podana warto
ść
CRI
stanowi:
ś
redni
ą
dla wszystkich warto
ś
ci Ra, dla niektórych warto
ś
ci Ra, czy te
ż
okre
ś
lon
ą
warto
ść
Ra. Jakich parametrów wymaga dane zastosowanie?
6. Otoczenie i temperatura
Cel:
Otoczenie, a w szczególno
ś
ci jego temperatura powinny by
ć
wa
ż
nymi czynnikami branymi
pod uwag
ę
w odniesieniu do temperatury zł
ą
cza (Tj) diody LED.
Nale
ż
y uwzgl
ę
dni
ć
,
ż
e:
Ilo
ść
produkowanego przez diody
LED
ś
wiatła spada w wy
ż
szych
temperaturach. Technologia
„AllnGaP” (
ś
wiatło czerwone,
bursztynowe) powoduje wi
ę
ksze
straty
ś
wiatła w wy
ż
szych
temperaturach roboczych ni
ż
technologia „GaN” (
ś
wiatło
niebieskie, zielone i białe).
Punkt barwy (
ś
wiatła kolorowego
lub białego) mo
ż
e zmienia
ć
si
ę
wraz ze wzrostem temperatury.
Technologia AllnGap, a w
szczególno
ś
ci diody LED
bursztynowe wi
ążą
si
ę
z istotnym przesuni
ę
ciem barwowym
Producenci LED podaj
ą
w swojej dokumentacji warto
ś
ci odnosz
ą
ce si
ę
do maksymalnych
temperatur zł
ą
cza (Tj), zwykle w odniesieniu do niezawodno
ś
ci i zachowania strumienia
ś
wietlnego.
Cz
ęść
producentów LED w swojej dokumentacji okre
ś
la niektóre cechy diod LED dla
temperatury otoczenia. Warto
ś
ci temperatury otoczenia s
ą
cz
ę
sto skorelowane z
temperatur
ą
zł
ą
cza diody LED. Ta temperatura otoczenia nie okre
ś
la temperatury
otoczenia oprawy. Jest to zazwyczaj temperatura powietrza otaczaj
ą
cego moduł. Dla
łatwego pomiaru tej temperatury producent modułu LED definiuje punkt odniesienia tc.
Temperatura zł
ą
cza, konstrukcja cieplna oraz rozpraszanie ciepła mog
ą
oddziaływa
ć
na
wygl
ą
d jak i koszt BoM lampy b
ą
d
ź
oprawy.
Okre
ś
lone zastosowanie i projekt mog
ą
, lecz nie musz
ą
wymaga
ć
szczególnej dbało
ś
ci o
czynniki temperaturowe. Na przykład oprawa zewn
ę
trzna zainstalowana na
Ś
rodkowym
Wschodzie, gdzie temperatury otoczenia osi
ą
gaj
ą
wysokie warto
ś
ci, mo
ż
e by
ć
zaprojektowana w sposób bardzo odmienny od oprawy stosowanej w ni
ż
szych temperaturach
na północy Europy.
7. Normy
Cel:
CELMA wydała osobny przewodnik odnosz
ą
cy si
ę
do wła
ś
ciwych norm dla projektowania i
wytwarzania lamp i opraw LED.
Schematycznie zostało to przedstawione na poni
ż
szym rysunku:
w
z
g
l
ę
d
n
a
i
lo
ś
ć
ś
w
ia
tł
a
(
L
O
P)
temperatura zł
ą
cza TJ [C°]
bursztyn
czerwony
niebieski
bł
ę
kit
królewski
zielony
cyjan
7
Nale
ż
y odwoła
ć
si
ę
do pełnego przewodnika CELMA, pt. „Normy dotycz
ą
ce LED” („LED
related standards”).
8. Skuteczno
ść
ś
wietlna
Cel:
Technologia LED, a w szczególno
ś
ci diody
LED produkuj
ą
ce
ś
wiatło białe, przetworzone
przez luminofor, znacz
ą
co zwi
ę
kszyła
strumie
ń
ś
wietlny i skuteczno
ść
ś
wietln
ą
(lm/W). Prace badawczo-rozwojowe
koncentruj
ą
si
ę
wła
ś
nie na tym polu, a w
szczególno
ś
ci na polepszeniu wydajno
ś
ci
kwantowej QE (wewn
ę
trznej i zewn
ę
trznej).
Niektórzy producenci LED pracuj
ą
tak
ż
e m.in.
nad: zmniejszeniem napi
ę
cia przewodzenia
(Vf), które ma bezpo
ś
redni wpływ na zu
ż
ycie
energii, oraz zmniejszeniem efektu „opadania”
(droop effect), zwi
ą
zanego z wy
ż
szymi
pr
ą
dami zasilaj
ą
cymi. Dodatkowe obszary
zainteresowania prac badawczo-rozwojowych
obejmuj
ą
technologi
ę
luminoforów.
Nale
ż
y uwzgl
ę
dni
ć
:
Uwagi wymienione w rozdziale 3 niniejszego dokumentu
Fakt,
ż
e konstrukcja oprawy, optyka wtórna (patrz rozdz. 14), sterownik oraz
temperatura zł
ą
cza maj
ą
istotny wpływ na skuteczno
ść
ś
wietln
ą
systemu oprawy.
Maj
ą
c na uwadze zastosowanie, jaka jest docelowa warto
ść
minimalnej skuteczno
ś
ci
ś
wietlnej LED (lm/W)?
Zapewnienie stałej gwarancji uzyskania okre
ś
lonego strumienia
ś
wietlnego.
Fakt,
ż
e optymalizacja pr
ą
du zasilaj
ą
cego oraz liczby diod LED w lampie lub oprawie
mo
ż
e mie
ć
wpływ na całkowity koszt BoM (zestaw materiałów) dla danego
zastosowania.
9. Projekt oprawy
Cel:
Jako
ź
ródło
ś
wiatła diody LED daj
ą
projektantowi mo
ż
liwo
ść
skonstruowania bardzo ró
ż
nych
opraw.
AC (do
1000V 50
Hz lub 60
Hz)
napi
ę
cie
zasilania
DC (do
250 V)
wbudowany
integralny
niezale
ż
ny
układ bez LED
„elektroniczny układ steruj
ą
cy
dla modułów LED”
układ
diody
LED
„moduł LED samostatecznikowy”
wbudowany
integralny
niezale
ż
ny
system
ł
ą
czenia
trzonek
lampy
moduł
LED
wbudowany
integralny
niezale
ż
ny
mo
ż
liwe poł
ą
czenia
„samostatecznikowa lampa LED”
układ LED
moduł LED
przegl
ą
d systemów zło
ż
onych z modułów LED i układu steruj
ą
cego
układ ster. i moduł LED razem
s
k
u
te
c
z
n
o
ś
ć
ś
w
ie
tl
n
a
(
lm
/W
)
projektowane ~ 100 lm/W białe diody LED z luminoforem
przewiduje si
ę
,
ż
e w ci
ą
gu 3-5 lat sprawno
ść
diod LED wyniesie ~150 lm/W diod
opis
ź
ródła
ś
wiatła (lm/W)
wysokopr
ęż
na Na 500 W 150
metalohalogenkowa 140W 122
fluorescencyjna tubowa TL HE 105
ż
arowa halogenowa IR 30
standardowa
ż
arowa
16
najlepsza LED
niskopr
ą
dowa
przewodnik
2008 DOE
najlepsze
LED
wysokiej
mocy
rok
wysokopr
ęż
na Na
metalohalogenkowa
fluorescencyjna
wysokopr
ęż
na Hg
halogenowa
halogenowa IR
ż
arowa
8
Nale
ż
y uwzgl
ę
dni
ć
:
Czy oprawa mo
ż
e by
ć
stosowana jako rozpraszacz ciepła?
Jaki jest wymagany efekt o
ś
wietleniowy? (patrz te
ż
rozdz.3.)
Czy wymagana jest specjalna obudowa chroni
ą
ca przed trudnymi
warunkami zewn
ę
trznymi (klasa IP)?
Diody LED wysokiej mocy zwykle wyst
ę
puj
ą
w dwóch postaciach:
Ź
ródło punktowe, zwykle 1mm²
matryce LED
Ka
ż
da z nich ma własn
ą
charakterystyk
ę
optyczn
ą
, która mo
ż
e
by
ć
uwzgl
ę
dniona w projekcie i (lub) optyce wtórnej.
Projektanci powinni tak
ż
e uwzgl
ę
dni
ć
:
Czas przeznaczony na działania promocyjne
Ilo
ść
zasobów
Główn
ą
specjalno
ść
zakładu
Wykorzystanie gotowego „silnika
ś
wietlnego”
Lub stworzenie własnego silnika
ś
wietlnego
Ź
ródła
ś
wiatła LED naprawd
ę
daj
ą
mo
ż
liwo
ść
bycia innym!
10. Wymagania w zakresie niezawodno
ś
ci oraz
ż
ywotno
ś
ci lampy lub oprawy
Cel:
Producenci LED podaj
ą
dane o niezawodno
ś
ci i czasie działania w odniesieniu do
temperatury zł
ą
cza (Tj) LED, temperatury tc oraz pr
ą
du zasilaj
ą
cego.
Za powszechn
ą
definicj
ę
czasu działania diody LED przyj
ę
to wska
ź
nik L70, czyli czas
działania do momentu, gdy strumie
ń
ś
wietlny spadnie do 70% strumienia wyj
ś
ciowego.
Nale
ż
y uwzgl
ę
dni
ć
:
Temperatur
ę
otoczenia; ma ona wpływ na ogóln
ą
temperatur
ę
lampy lub oprawy
Opór cieplny konstrukcji; ma wpływ na zdolno
ść
lampy b
ą
d
ź
opraw do
odprowadzania ciepła ze zł
ą
cza LED
Czy wybrany dostawca LED podaje dane dla całkowitego czasu działania w postaci
Bx i dla zachowania strumienia
ś
wietlnego w postaci Lx ?
Nale
ż
y zweryfikowa
ć
te dane; czy odnosz
ą
si
ę
do testów teoretycznych, czy
praktycznych?
Czy do wyznaczenia danych dotycz
ą
cych czasu działania producent LED zastosował
odpowiedni model matematyczny?
Dla jakiej temperatury zł
ą
cza oraz pr
ą
du zasilaj
ą
cego wyprowadzono dane dotycz
ą
ce
niezawodno
ś
ci?
Jaka jest seria próbna dla danych o niezawodno
ś
ci?
Czy mo
ż
na zmieni
ć
konstrukcj
ę
rozpraszacza ciepła na rzecz optymalizacji kosztów
BoM, w celu spełnienia wymogów czasu działania dla danego zastosowania?
Jaki wpływ na firm
ę
maj
ą
potencjalne awarie pracy lampy lub obudowy?
Czy dostawca diod LED dysponuje danymi dotycz
ą
cymi wyst
ę
powania usterek w
ppm lub FIT (uszkodzenia w czasie)? Czy jest to zgodne z wymaganym poziomem
uszkodze
ń
samoistnych <10ppm?
Odpowiednia firma współpracuj
ą
ca obja
ś
ni dane dotycz
ą
ce niezawodno
ś
ci pracy. Niektóre
firmy partnerskie mog
ą
udost
ę
pni
ć
modele ilustruj
ą
ce: pr
ą
d zasilania, Tj oraz wykresy
niezawodno
ś
ci, odpowiednie dla danego zestawu warunków.
9
11. Odprowadzanie ciepła (thermal management)
Cel:
Tempo konwersji elektronów na fotony w diodzie LED wyra
ż
a si
ę
wydajno
ś
ci
ą
kwantow
ą
.
Obecnie najlepsze diody LED osi
ą
gaj
ą
wydajno
ść
kwantow
ą
45%. Niezb
ę
dne jest zatem
odprowadzenie nadwy
ż
ki energii w postaci ciepła ze zł
ą
cza LED. Producenci LED skupiaj
ą
swoje działania badawczo-rozwojowe na wewn
ę
trznej wydajno
ś
ci kwantowej (IQE) oraz
zewn
ę
trznej wydajno
ś
ci kwantowej (EQE) diod LED, w celu poprawy skuteczno
ś
ci
ś
wietlnej
LED (lm/W). Skuteczno
ść
najlepszych dost
ę
pnych obecnie diod LED zbli
ż
a si
ę
do 100 lm/W,
jednak nale
ż
y pami
ę
ta
ć
,
ż
e
istniej
ą
inne powi
ą
zane straty,
zilustrowane w rozdziale 3.
Ogólnym celem przy poprawnie
zaprojektowanej lampie lub
oprawie jest utrzymanie Tj na
poziomie zdecydowanie
ni
ż
szym ni
ż
zalecany przez
producenta, i odpowiednim dla
danego zastosowania oraz
oczekiwa
ń
dotycz
ą
cych
ż
ywotno
ś
ci lampy b
ą
d
ź
oprawy.
Nale
ż
y uwzgl
ę
dni
ć
:
Jaka jest oczekiwana
ż
ywotno
ść
produktu?
Czas działania diody LED zale
ż
y od temperatury zł
ą
cza Tj. Maksymalna warto
ść
tej
temperatury (Tj max) nie mo
ż
e by
ć
przekroczona, aby nie uszkodzi
ć
diody LED. Jako
punkt odniesienia w module LED definiuje si
ę
punkt tc.
Jaka jest maksymalna warto
ść
tc podana przez producenta LED? (Istnieje
rozró
ż
nienie mi
ę
dzy warto
ś
ci
ą
tc zwi
ą
zan
ą
z okre
ś
lonym czasem działania a
absolutn
ą
maksymaln
ą
warto
ś
ci
ą
tc, której przekroczenie powoduje uszkodzenie
diody LED.)
Jaki jest opór cieplny układu, od diody LED do rozpraszacza ciepła?
Czy s
ą
dost
ę
pne zasoby niezb
ę
dne do przetestowania materiału rozpraszacza i
ró
ż
nych konstrukcji?
Czy istnieje mo
ż
liwo
ść
wykorzystania oprogramowania do modelowania parametrów
rozpraszacza oraz warunków dla danego zastosowania?
Czy jest dost
ę
pne odpowiednie wyposa
ż
enie do prze
ś
wietlenia zł
ą
czy lutowanych i
ś
cie
ż
ki cieplnej promieniowaniem rentgenowskim?
Jakie materiały mog
ą
lub mogłyby by
ć
u
ż
yte w projekcie PCB i rozpraszacza ciepła?
Czy mog
ą
zosta
ć
zoptymalizowane tak, by spełniały ograniczenia BoM?
Zagadnienie to jest uznawane za najistotniejszy aspekt projektowania lamp i opraw. Istniej
ą
potencjalni partnerzy, dysponuj
ą
cy do
ś
wiadczeniem i oprogramowaniem modeluj
ą
cym
mog
ą
cym wspomóc ten etap projektowania i stworzy
ć
rozwi
ą
zanie odpowiednie dla danego
zastosowania.
12. Sterowanie LED
Cel:
Istniej
ą
dwa podstawowe rozwi
ą
zania: wykorzystanie gotowych stateczników lub
zaprojektowanie własnego sterowania.
Nale
ż
y uwzgl
ę
dni
ć
:
Jaka jest topologia sterownika i czy jest ona wła
ś
ciwa dla danego zastosowania?
Czy wymagana jest mo
ż
liwo
ść
ś
ciemniania diod LED?
Czy sterowanie dotyczy diody jednego koloru, czy kombinacji kolorów?
Jakie s
ą
wymogi sprawno
ś
ci dla danego rozwi
ą
zania?
zł
ą
cze–radiator
radiator - podłoże
podłoże -
otoczenie
zł
ą
cza
otoczenia
podło
ż
a
epoksyd
powłoka
dielektryczna
radiatora
10
Czy istniej
ą
jakiekolwiek ograniczenia przestrzenne, które nale
ż
y uwzgl
ę
dni
ć
w
projekcie?
Jakie jest napi
ę
cie wej
ś
ciowe?
Ogólnie, wydajno
ść
podwójnych sterowników napi
ę
ciowych o napi
ę
ciu wej
ś
ciowym
np. 110/230v AC jest ni
ż
sza ni
ż
wydajno
ść
dedykowanego pojedynczego sterownika
napi
ę
ciowego. Czy wymagany jest podwójny sterownik napi
ę
ciowy?
Ile diod LED b
ę
dzie podlegało sterowaniu? Czy sterownik jest zoptymalizowany dla
tej liczby diod LED
Czy dany sterownik umo
ż
liwia cieplne sprz
ęż
enie zwrotne, dzi
ę
ki któremu zbyt
wysoka temperatura zmniejsza pr
ą
d zasilaj
ą
cy i ryzyko zniszczenia LED?
Czy planowana jest integracja sterownika do oprawy, czy te
ż
niezb
ę
dny jest
statecznik zewn
ę
trzny (ze wzgl
ę
du na konserwacj
ę
b
ą
d
ź
czynniki temperaturowe)?
Sterownik ma istotny wpływ na czas działania oprawy. Dlatego nale
ż
y dba
ć
o
wła
ś
ciw
ą
kontrol
ę
ciepła i dokładnie analizowa
ć
dane dotycz
ą
ce czasu działania
podane przez dostawc
ę
.
Istniej
ą
potencjalne firmy partnerskie, które mog
ą
dostarczy
ć
sterowniki ko
ń
cowe lub projekty
sterowników referencyjnych.
Wybór odpowiedniego partnera ułatwi odpowied
ź
na powy
ż
sze pytania i pomo
ż
e okre
ś
li
ć
odpowiedni projekt sterownika dla danej firmy, rynku, zastosowania, lampy oraz oprawy.
13. Optyka wtórna
Cel:
Diody LED wysokiej mocy zwykle wyst
ę
puj
ą
w dwóch
postaciach:
ź
ródło punktowe, zwykle 1mm², lub
zestawy LED. Ka
ż
da z nich ma swoj
ą
własn
ą
charakterystyk
ę
optyczn
ą
, która mo
ż
e by
ć
wł
ą
czona
do projektu i (lub) optyki wtórnej.
Istnieje szereg podstawowych kwestii, które nale
ż
y
rozstrzygn
ąć
:
Nie stosowa
ć
ż
adnej optyki wtórnej
Stosowa
ć
gotowe soczewki wtórne
Stosowa
ć
gotowe odbły
ś
niki wtórne
Stosowa
ć
dyfuzor b
ą
d
ź
włókno
ś
wiatłowodowe
Zaprojektowa
ć
własny, indywidualny układ
optyczny
Nale
ż
y uwzgl
ę
dni
ć
:
Jaki ma by
ć
po
żą
dany efekt?
Czy niezb
ę
dna jest optyka wtórna?
Czy mo
ż
liwe jest wł
ą
czenie elementu optycznego do innej cz
ęś
ci projektu produktu?
Jakie s
ą
straty optyczne zwi
ą
zane z optyk
ą
wtórn
ą
?
Czy optyka wtórna jest łatwa w produkcji i monta
ż
u?
Czy bud
ż
et BoM ( zestaw materiałów) pozwala na zastosowanie optyki wtórnej?
Czy dostawca LED podaje niezb
ę
dne dane o zbiorze promieni (ray-set data),
umo
ż
liwiaj
ą
ce zaprojektowanie własnych systemów optycznych?
Istniej
ą
potencjalne firmy partnerskie, które oferuj
ą
optyk
ę
wtórn
ą
lub indywidualne
rozwi
ą
zania projektowe.
in
te
n
s
y
w
n
o
ś
ć
w
z
g
l
ę
d
n
a
przemieszczenie k
ą
towe (stopnie)
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
Kolokwium poprawkowe trzecie i ostatnie dla III IMD luty 2009, Technologia chemiczna, semestr 2, Za
Kolokwium sesja poprawkowa dla III IMD24 luty 2009, Technologia chemiczna, semestr 2, Zarządzanie ja
Catalyst Przewodnik dla inwestorów, Giełda Papierów Wartościowych, Warszawa 2009
Java Przewodnik dla poczatkujacych Wydanie V javpp5
Oracle9i Przewodnik dla poczatkujacych orac9p
UG mikroekonomia przewodnik dla studentów, Mikroekonomia UG
Przewodnik dla osób ubiegających się o nadanie stopnia awansu zawodowego nauczyciela dyplomowanego
PRZEWODNIK DLA PRZEDSIĘBIORCY PO OBWODZIE KALININGRADZKIM FEDERACJI ROSYJSKIEJ
Dysleksja przewodnik dla dorosłych
PRZEWODNIK DLA NAUCZYCIELI
Jak napisac Biznes Plan Przewodnik dla poczatkujacych
Przewodnik dla turystów wybierających się do Japonii
13. M.Piszczek Przewodnik dla nauczycieli uczniów upośkedzonych umysłowow w st. z. i u, Pedagogika s
więcej podobnych podstron