Načela rada žičanih LED dioda: Sveobuhvatno objašnjenje
Nizane LED diode, često poznati kao LED svjetlosni nizovi, postali su sveprisutni u modernom životu, uljepšavajući kuće tijekom praznika, osvjetljavajući poslovne prostore i obogaćujući vanjske krajolike. Njihova privlačnost proizlazi iz prednosti poput energetske učinkovitosti, produljenog životnog vijeka i prilagodljivog dizajna, ali poznavanje načina na koji rade zahtijeva dublje proučavanje njihovih komponenti, arhitekture krugova i-procesa emitiranja svjetlosti. Ovaj članak govori o fizici koja je u pozadini string LED dioda, od pojedinačnih dioda do integriranih sustava, kako bi se razjasnila njihova načela funkcioniranja.
U središtu svakeniz LEDje svjetlo{0}}dioda (LED), poluvodički uređaj koji električnu energiju pretvara izravno u svjetlost. Za razliku od tipičnih žarulja sa žarnom niti, koje se oslanjaju na zagrijavanje žarne niti za stvaranje svjetlosti (proces koji gubi većinu energije kao toplina), LED diode funkcioniraju na konceptu elektroluminiscencije.Svaka LED dioda u nizusastoji se od nekoliko glavnih dijelova: poluvodičkog čipa, dvije elektrode (anode i katode), leće i hladnjaka (obično skupljenog za primjene u nizu). Poluvodički čip obično je izrađen od materijala poput galij arsenida (GaAs) ili galij fosfida (GaP), dopiranih nečistoćama za stvaranje ap-n spoja-granice između pozitivno nabijenog područja "p-tipa" i negativno nabijenog područja "n-tipa". Kada se električna struja dovede u LED diodu, elektroni iz područja tipa n- putuju preko p-n spoja i rekombiniraju se s "rupama" (elektronima koji nedostaju) u području tipa p-. Ova rekombinacija oslobađa energiju u obliku fotona, koji su vidljivi kao svjetlost. Boja svjetla ovisi o razmaku pojasa poluvodičkog materijala: manji razmaci proizvode crvenu ili žutu svjetlost, dok veći razmaci stvaraju plavo ili ljubičasto svjetlo (bijele LED diode, koje se obično koriste u strunskim svjetlima, često su plave LED diode obložene fosforom koji pretvara dio plave svjetlosti u žutu, stapajući se u bijelu).
Nizane LED dioderazlikuju se od solo LED dioda uglavnom po svojoj arhitekturi strujnog kruga, koja ujedinjuje nekoliko dioda u jedan, upotrebljiv sustav. Dva najčešća dizajna sklopova za niz LED dioda su serijski krugovi i paralelni krugovi, svaki sa specifičnim radnim karakteristikama. U serijskom nizu LED dioda, sve LED diode povezane su kraj-do-kraja u jednoj ruti, što znači da električna struja putuje kroz svaku LED diodu jednu za drugom. Ovaj dizajn ima ključnu prednost: zahtijeva nižu struju da bi funkcionirao, budući da ista struja prolazi kroz svaku diodu. Unatoč tome, serijski sklopovi imaju značajno ograničenje: ako jedna LED dioda zakaže (na primjer, pregori ili se odspoji), cijeli krug je prekinut, a sve LED diode u nizu prestaju raditi. Ovo je značajna posljedica. Kako bi se osiguralo rješenje za ovaj problem, suvremene serijske LED diode često uključuju shunt otpornike ili Zener diode paralelno sa svakom LED diodom. Shunt otpornik služi kao premosni kanal za struju u slučaju da LED dioda ne radi ispravno. Kada LED dioda pregori, njen otpor postaje izuzetno visok, što uzrokuje da struja teče kroz otpornik za skretanje. To omogućuje ostatku niza da nastavi prikazivati svjetlo. Zener diode obavljaju funkciju koja je analogna LED diodama, ali također kontroliraju napon, čime se eliminiraju skokovi napona koji mogu oštetiti LED.
Paralelni niz LED dioda, s druge strane,povežite svaku LED diodupreko ista dva dalekovoda. Ovo osigurava da svaka dioda neovisno prima isti napon. Problem "jedan-kvar-kvari-sve" rješava se ovim dizajnom, koji osigurava da čak i ako jedna LED dioda zakaže, ostale će nastaviti normalno funkcionirati budući da se njihove trenutne rute razlikuju jedna od druge. LED diode se mogu dodavati ili uklanjati iz paralelnih krugova bez značajnog utjecaja na ukupnu struju ili napon, što paralelnim krugovima omogućuje jednostavniju prilagodbu. Paralelni dizajni, s druge strane, zahtijevaju veću ukupnu struju jer svaka LED crpi vlastitu struju iz izvora napajanja. Paralelni niz LED dioda često uključuje strujni-ograničavajući otpornik u seriji sa svakom strujnom diodom ili jedan strujni-ograničavajući otpornik za cijeli krug (ovisno o dizajnu). To se radi kako bi se održala kontrola nad protokom struje. Ovi otpornici sprječavaju prekomjernu količinu struje da prođe kroz LED diode, što bi inače dovelo do pregrijavanja LED dioda i smanjenja njihovog vijeka trajanja. Određeni moderni paralelni nizovi koriste integrirane sklopove (IC) za praćenje i promjenu struje. To pomaže osigurati da svjetlina svih LED dioda ostane ujednačena.
Osim toga, napajanje je bitna komponenta niza LED dioda. Odgovoran je za transformaciju konvencionalne AC (izmjenične struje) električne energije koja se isporučuje iz zidnih utičnica u nisko-napon DC (istosmjerna struja) koji je neophodan za LED rad. Ispravljanje, što je proces pretvaranja izmjenične struje (AC) u istosmjernu struju (DC), i regulacija napona, što je proces snižavanja standardnog 120 V ili 230 V AC na odgovarajući istosmjerni napon za žicu, dvije su primarne funkcije koje izvodi napajanje, koje je obično mali adapter ili ugrađen-modul. Uzimajući niz od 50-LED serije kao primjer, moguće je da će zahtijevati 120V AC (jer svaka LED dioda zahtijeva oko 2,4V, 50×2,4V=120V). To bi eliminiralo potrebu za adapterom za smanjenje napona. S druge strane, paralelni niz koji se sastoji od deset LED dioda, od kojih svaka zahtijeva 3 V, iziskivala bi upotrebu 3 V DC adaptera. To je zato što svaka LED dioda prima napajanje izravno iz 3V izvora. Kako bi se zaštitili od vlage, određene LED diode, osobito one koje se koriste vani, opremljene su vodootpornim izvorima napajanja. Ovo je bitan element za osiguravanje sigurnosti i dugovječnosti.
Osim toga, tehnologije upravljanja omogućuju korisnicima reguliranje svjetlineniz LED dioda, mijenjati boje LED dioda i generirati dinamičke uzorke (poput bljeskanja, blijeđenja ili jurnjave). Ovo dodatno proširuje korisnost niza LED dioda. Integrirani sklopovi (IC) ili mikrokontroleri pokretačka su snaga ovih kontrola. Oni su odgovorni za regulaciju struje ili napona koji se daje LED diodama. Zatamnjenje se, na primjer, često postiže upotrebom modulacije širine impulsa (PWM), što je metoda u kojoj integrirani krug (IC) brzo uključuje i gasi LED diode (tempom koji je prebrz da bi ga ljudsko oko opazilo). Integrirani krug (IC) odgovoran je za kontrolu prividne svjetline reguliranjem vremena "uključenosti" (širina impulsa) u odnosu na vrijeme "isključenja". Dulje trajanje "uključenosti" rezultira jačom svjetlošću, dok kraća vremena uzrokuju da LED diode ostaju prigušene. RGB (crveno-zeleno-plavo) LED diode, koje imaju tri nezavisne diode za crveno, zeleno i plavo svjetlo, ili adresabilne LED diode, od kojih svaka ima vlastiti integrirani krug i omogućuju individualnu kontrolu, koriste se u proizvodnji LED niza koji mijenja boje. Za generiranje milijuna boja, integrirani krug (IC) modificira struju koja teče kroz svaku diodu u boji u RGB nizovima. To omogućuje IC-u da kombinira crvenu, zelenu i plavu u različitim količinama. Svakom LED diodom može se zasebno upravljati, omogućujući nizu da prikazuje pokretna svjetla, gradijente ili prilagođene dizajne. Ovime upravlja mikrokontroler, koji je obično povezan s daljinskim upravljačem ili aplikacijom za pametni telefon za korisnički unos. Adresabilne LED diode, kao što su čipovi WS2812B, omogućuju stvaranje kompliciranijih uzoraka.
Trajnost i sigurnost također su bitne komponente u dizajnu niza LED dioda, a ti su aspekti povezani s temeljnim načelima koja upravljaju njihovim radom. LED žarulje emitiraju izuzetno malo topline, što ih čini sigurnijima za korištenje u blizini zapaljivih predmeta (kao što su božićna drvca i ukrasi od tkanine), za razliku od žarulja sa žarnom niti, koje proizvode znatnu količinu topline, što povećava opasnost od vatrogasaca da izazovu požar. Još jedan čimbenik koji pridonosi dugom životnom vijeku LED dioda je njihova niska proizvodnja topline. Većinaniz LED diodaimaju vijek trajanja od 50 000 do 100 000 sati, dok žice sa žarnom niti imaju životni vijek od 1 000 do 2 000 sati. Dodatno, zapečaćeno kućište mnogih LED dioda u nizu (koje je često izrađeno od plastike ili silikona) štiti diode i strujne krugove od prašine, vlage i fizičkih oštećenja, što ih čini prihvatljivima za upotrebu u zatvorenom i vanjskom prostoru. Postoje i druge standardne sigurnosne mjere kao što su osigurači i prekidači. Puhalice s osiguračima dizajnirane su za sprječavanje pregrijavanja i električnih požara otpuštanjem svoje struje ako struja prijeđe sigurnu razinu (na primjer, kao rezultat kratkog spoja).
String LED diode pružaju niz važnih prednosti, od kojih je jedna energetska učinkovitost koja je ugrađena u njihov princip rada. LED diode mogu pretvoriti više od 90% električne energije u svjetlost, dok žarulje sa žarnom niti pretvaraju samo 10% energije u svjetlost. Kao rezultat toga, LED diode troše puno manje energije za pružanje iste razine svjetline. Primjer za to bi bila žarulja sa žarnom niti sa pedeset žarulja koja troši četrdeset do pedeset vata, ali identična LED žica troši samo dva do pet vata. LED žarulje prikladne su za dugotrajnu-upotrebu (na primjer, vanjsko osvjetljenje tijekom cijele godine) i za primjene u kojima je snaga ograničena (na primjer, žičana svjetla-na baterije za kampiranje ili privremene ukrase). Ova učinkovitost ne samo da smanjuje izdatke za električnu energiju, već također čini string LED vrlo prikladnim za upotrebu u situacijama kada je snaga ograničena. Nizane LED diode koje se napajaju iz baterija često koriste nisko{11}}naponske istosmjerne baterije (kao što su AA ili AAA) i imaju-značajke za uštedu energije kao što je automatsko-isključivanje, koje je osmišljeno za daljnje produljenje životnog vijeka baterije.
Nizane LED diode mogu funkcionirati kombinirajući elektroluminiscentne kvalitete pojedinačnih LED dioda sa specifičnim dizajnom krugova, napajanjem i tehnologijama upravljanja. Drugim riječima, niz LED dioda obavlja svoju funkciju. Kroz proces rekombinacije poluvodiča, svaka LED dioda može transformirati električnu energiju u svjetlost. Krugovi koji povezuju nekoliko LED dioda u seriju ili paralelno mogu stoga stvoriti radni sustav. Standardna izmjenična struja (AC) pretvara se u istosmjerni (DC) napon koji je potreban za LED diode, a integrirani sklopovi (IC) ili mikrokontroleri omogućuju prilagođavanje svjetline, boje i uzoraka. Ove dizajnerske odluke izravno su odgovorne za njihovu učinkovitost, sigurnost i dugovječnost, što ih čini poželjnijom opcijom u odnosu na konvencionalne žarulje sa žarnom niti. LED diode s žicama nastavljaju se razvijati kako tehnologija napreduje, što rezultira inteligentnijim sustavima upravljanja, povećanom svjetlinom i materijalima koji su ekološki prihvatljiviji. Ovo dodatno učvršćuje njegovu poziciju kao višenamjenske opcije rasvjete za domove, tvrtke i javna područja.
https://www.benweilight.com/industrial-rasvjeta/led-konstrukcija-niz-light-100ft-130w.html
Zajedno ga činimo boljim.
Shenzhen Benwei Lighting Technology Co., Ltd
Mobitel/Whatsapp :(+86)18673599565
E-pošta:bwzm15@benweilighting.com
Skype: benweilight88
Web: www.benweilight.com
Dodaj: Zgrada F, industrijska zona Yuanfen, Longhua, okrug Bao'an, Shenzhen, Kina
