Андрей Кашкаров - Современные осветительные приборы - выбор, подключение, безопасность

Vr (Reverse Voltage) – постоянное обратное напряжение, которое можно подавать на светодиод без опасности его повреждения. Ток утечки при этом гарантируется, как правило, не более 10 мкА. Большинство светодиодов не предназначено для работы в обратном направлении. При увеличении обратного напряжения до 7… 10 В светодиод превращается в стабилитрон, максимальный ток стабилизации которого ограничен мощностью рассеяния.

Pv (Power Dissipation) – средняя мощность рассеяния, при которой гарантируется долговременная эксплуатация светодиода во всем диапазоне температур.

Tj (Junction temperature) – температура полупроводникового перехода. Определяет срок службы светодиода и его цветовую температуру. Прямое напряжение и световой поток светодиода снижаются с ростом Tj. Для мощного прибора с номинальным прямым током 350 мА изменение прямого напряжения в диапазоне -40… 120 °C составляет 0,55 В, а светового потока – 25 %.

Iv (Luminous Intensity) – кандела (кд), энергетическая сила света, т. е. излучаемый световой поток на единицу телесного угла. Для низковольтных приборов Iv измеряется при среднем значении прямого тока If, для относительно высоковольтных – при типовом рабочем напряжении Vf.

D (Diameter) – диаметр цилиндрической части корпуса светодиода. Этот параметр является удобным для первичной классификации. Существует стандартный ряд значений: 3; 4,3; 4,8; 5; 8 и 10 мм, причем первые два из них имеют унифицированные «дюймовые» названия, соответственно, Т-1 и Т-1¾.

Q (Viewing Angle) – удвоенный угол, в пределах которого сила света уменьшается в 2 раза, по сравнению с максимумом излучения. Различают светодиоды с рассеянным (Q > 60°) и узконаправленным (Q 60) излучениями.

Светодиодные модули для декоративного освещения представляют собой прямоугольную печатную плату на стеклотекстолитовом основании с напаянными мощными светодиодами. Подключение модулей к источнику питания осуществляется с помощью установленных на плате нажимных разъемов.

Ресурс светодиода определяют две составляющие – ресурс самого кристалла и ресурс оптической системы. Для изготовления оптических систем используются различные сочетания эпоксидных смол. Смола, как известно, изменяет свои свойства со временем (особенно под воздействием высоких температур), именно этим объясняется эффект «замутнения» линзы.

Поэтому заявляемое в рекламных целях время непрерывной работы светодиода в 100 000 часов (почти 15 лет) вызывает сомнение, тем более что на практике еще никто не проверил эту магическую цифру

Прогнозируемый ресурс производимых сегодня светодиодов как минимум в два раза меньше, т. е. примерно 50 000 часов, с 30 %-ной потерей яркости после 25 000 часов непрерывной работы.

Это неплохо, по сравнению с ресурсом лампы накаливания, который составляет менее 1000 часов.

В последующих главах мы поговорим и о практических вопросах монтажа светодиодных модулей в бытовых условиях.

Лидирующие производители светодиодных кристаллов решают эту задачу по-разному. Например, компании Lumileds Lighting и Nichia используют медное теплоотводящее основание, Nichia приклеивает кристалл к подложке, а технологи фирмы Limileds Lighting используют пайку эвтектикой. Каждый из методов имеет свои особенности. Пайка кристалла на подложку позволяет снизить тепловое сопротивление кристалл – корпус, но при этом возникает диодный контакт между теплоотводящим основанием и кристаллом, что требует электрической изоляции изделий при одиночном или групповом монтаже на печатную плату. Это удорожает производство и в итоге увеличивает тепловое сопротивление корпус – теплоотвод.

Кремниевая подложка и медное теплоотводящее основание имеют значительно отличающиеся коэффициенты объемного расширения при нагревании, что при термоциклировании приводит к нарушению эвтектики, повреждению кристалла и, как следствие, к преждевременному старению источника света.

В свою очередь, метод приклеивания кристалла к медному теплоотводящему основанию позволяет уменьшить нагрузки на кристалл и одновременно обеспечивает лучшую (по сравнению с пайкой) электрическую изоляцию. Однако при этом снижаются не только долговечность и надежность изделий, но и себестоимость, что делает такую продукцию более доступной, при прочих равных условиях.

Сегодня по технологии изготовления кристаллов InGan больших размеров на карбиде кремния лидирует фирма Сгее. Именно она обеспечила прорыв в области производства портативных твердотельных источников света. Себестоимость люмена намного уменьшилась, а световой поток современных светодиодных матриц уже измеряется десятками тысяч люмен, что позволяет изготавливать не только мощные системы рассеянного освещения, но и прожекторы с большой дальностью сфокусированного луча.