Rozwój oświetlenia elektrycznego zaczął się wiele lat temu i trwa nieprzerwanie do dzisiaj, a technologia staje się coraz inteligentniejsza. Technologie oświetleniowe można podzielić na cztery szerokie kategorie: oświetlenie żarowe, fluorescencyjne, halogenowe i LED. Każdy typ wytwarza światło przy użyciu innej techniki i jest produkowany w inny sposób. Diody LED są wśród tych czterech technologii najpopularniejszą metodą zapewniania sztucznego oświetlenia i mają kluczowe znaczenie dla współczesnego społeczeństwa. Istnieją oczywiście także inne, mniej popularne technologie oświetleniowe, takie jak oświetlenie neonowe, argonowe, plazmowe, olejowe, węglowe, karbidowe, metalohalogenkowe, sodowe czy ksenonowe.

Tradycyjnie oświetlenie dzieli się na dwa typy, zgodnie z rodzajem oprawy: lampy i źródła światła LED. Lampa to wymienny element wytwarzający światło przy użyciu energii elektrycznej. Dostępne są lampy żarowe, fluorescencyjne i halogenowe. Źródła światła LED były traktowane w przeszłości inaczej, ale ze względu na szybki rozwój oświetlenia tego typu zapewniają dziś duże możliwości. Obecnie diody LED są również dostępne w grupach i wielu innych konfiguracjach zapewniających innowacje konstrukcji świetlnych oraz zastosowania szersze niż w przypadku tradycyjnych technologii oświetleniowych.

Pokaż więcej

Bądź na bieżąco


Nadążaj za najnowszymi informacjami i ekskluzywnymi ofertami!

Subskrybuj teraz

Polityka prywatności

Dzięki za subskrypcję

Dobra robota! Należysz teraz do elitarnej grupy, która otrzymuje najnowsze informacje o produktach, technologiach i aplikacjach prosto do swojej skrzynki e-mail.

Diody LED o wysokiej jasności (HBLED)

Diody LED o wysokiej jasności to nowa generacja diod świecących o jasności wystarczającej do celów takich jak oświetlenie wewnętrzne i zewnętrzne, oświetlenie budynków, projektory, podświetlenie, oznakowanie i motoryzacja. Jak sugeruje nazwa, diody LED o wysokiej jasności zapewniają znacznie wyższe poziomy jasności niż ich standardowe odpowiedniki. Jednym z podstawowych powodów stosowania diod LED o wysokiej jasności jest ich sprawność, znacznie wyższa niż w przypadku innych typów źródeł światła. Warto porównać diody HBLED z innymi źródłami światła pod względem liczby lumenów na wat.

Diody LED o wysokiej jasności to diody LED wytwarzające ponad 50 lumenów (1 kandela = 12,75 lumena). Nie należy mylić ich z diodami LED o wysokiej mocy. Choć nazwy te mogą brzmieć podobnie, wysoka moc odnosi się do poboru mocy, nie jasności. Zasadniczo zakłada się, że diody LED o wysokiej mocy zużywają więcej niż 1 wat energii.

Diody HBLED to rozwiązanie efektywne, ekologiczne, o niskiej mocy i trwałości większej niż w przypadku standardowych świetlówek kompaktowych i żarówek. Diody LED o wysokiej jasności mają wiele zalet, takich jak niski koszt, zgodność z dyrektywą RoHS oraz większa jasność i trwałość w porównaniu ze standardowymi diodami LED. Precyzyjna optyka, wiele wzorów rozkładu światła, jasność i temperatura kolorów czynią diody HBLED idealnym rozwiązaniem do zastosowań przemysłowych, komercyjnych, przemysłowych, sportowych i innych, w których używane są tradycyjne reflektory ksenonowe i fluorescencyjne.

Diody LED o wysokiej jasności wymagają znacznie wyższego prądu przewodzenia niż zapewniany przez układ we/wy mikrokontrolera — na poziomie 350 mA. Jednym ze stosowanych rozwiązań jest zasilanie diody LED bezpośrednio z sieci i dodanie tranzystora MOSFET w układzie szeregowym w celu kontrolowania jasności. Druga metoda polega na wykorzystaniu sterowników sygnału cyfrowego, które oferują różne rozwiązania umożliwiające precyzyjne sterowanie diodami LED o wysokiej jasności. Są to: szybki, 10-bitowy przetwornik analogowo-cyfrowy o próbkowaniu do 4 milionów próbek na sekundę, elastyczna, szybka modulacja PWM, szybki komparator analogowy o czasie reakcji na poziomie 20 nanosekund oraz elastyczny zegar o prędkości przetwarzania danych na poziomie 40 MIPS.

Lampy

Sztuczne oświetlenie opiera się na różnych elementach: lampach, statecznikach, zapłonnikach, oprawach i sterownikach. Stateczniki umożliwiają łączenie lamp wyładowczych z zasilaniem sieciowym. Lampy, stateczniki i zapłonniki są montowane w oprawach z przewodami i podstawami, reflektory rozpraszają i kierują światło emitowane przez lampy, a żaluzje chronią użytkowników przed odblaskami. Statecznik zapewniający kontrolę prądu docierającego do lampy to kluczowy element wszystkich systemów oświetlenia wyładowczego. Stateczniki elektroniczne klasy A1 lub A2 według wytycznych CELMA zapewniają znaczną oszczędność energii.

Podczas wybierania lampy do określonego zastosowania należy uwzględnić następujące cechy: jasność, trwałość lampy, jakość światła, wpływ otoczenia, oprawa, koszty zakupu i pracy.

Dostępne są różne typy lamp, w tym lampy żarowe, wolframowe lampy halogenowe, lampy fluorescencyjne, kompaktowe lampy fluorescencyjne, lampy ksenonowe, lampy rtęciowe, lampy metalohalogenkowe, wysokoprężne lampy sodowe i lampy bezelektrodowe. W przypadku każdego z tych typów lamp w ubiegłym stuleciu wprowadzano ciągłe, drobne usprawnienia w kwestii materiałów, konstrukcji, jakości światła, oszczędności energii i wydajności produkcji.

W przypadku lamp żarowych, nazywanych także lampami ogólnego przeznaczenia (GLS), światło jest wytwarzane przez przewodzenie prądu przez drut wolframowy. Temperatura robocza włókien wolframowych w lampach żarowych wynosi około 2700 K. W związku z tym podstawowa emisja następuje w paśmie podczerwonym.

Wolframowe lampy halogenowe pochodzą od lamp żarowych. Wewnątrz żarówki gaz halogenowy ogranicza odparowanie włókien i odkłada ponownie odparowane włókno wolframowe w ramach tzw. cyklu halogenowego.

Lampa fluorescencyjna to niskoprężne, wyładowcze źródło światła, w którym światło jest wytwarzane głównie przez fluorescencyjne proszki aktywowane promieniowaniem ultrafioletowym, które generują wyładowania w rtęci. Efektywność lamp fluorescencyjnych jest zależna od temperatury otoczenia.

Lampy CFL to kompaktowy wariant lamp fluorescencyjnych. Charakteryzują się mniejszą długością, a okrągłe rury wyładowcze są często składane na dwa do sześciu odcinków lub w spiralę. W celu umożliwienia bezpośredniej wymiany lamp z włóknami wolframowymi takie kompaktowe lampy wyposaża się w wewnętrzne stateczniki i końcówki wkręcane lub bagnetowe.

W lampach rtęciowych światło jest wytwarzane przez prąd elektryczny przepływający przez opary rtęci. Wyładowanie łukowe w oparach rtęci pod ciśnieniem ok. 2 barów emituje pięć mocnych linii widma w paśmie światła widzialnego — fale o długości 404,7 nm, 435,8 nm, 546,1 nm, 577 nm i 579 nm.

Sterowniki LED

Diody LED wkraczają do branży oświetleniowej dzięki nowoczesnym, wysoce efektywnym materiałom i strukturom półprzewodnikowym. Oświetlenie półprzewodnikowe (SSL) zapewnia nowe możliwości i korzyści użytkownikom. Zastosowanie odpowiednich sterowników, strategii kontroli i diod LED pozwala uzyskać pełną kontrolę nad jakościowymi i ilościowymi aspektami oświetlenia. Sterowniki diod LED to urządzenia niskonapięciowe przekształcające napięcie sieciowe 120/220/277 V na niskie napięcie wymagane przez diody LED, które mogą także rozpoznawać polecenie przyciemnienia światła. Sterowniki diod LED są dostępne w wersjach o stałym natężeniu lub stałym napięciu. Te dwa typy sterowników NIE są wymienne. Konstrukcja obciążenia diod LED określa, który sterownik nadaje się do danego zastosowania. Sterowników LED wymagają zarówno lampy, jak i oprawy LED.

Dostępne są dwie metody sterowania jasnością diod LED. Pierwsza polega na zastosowaniu przyciemniania analogowego, co obejmuje różnicowanie prądu płynącego przez diody LED w celu regulowania jasności. Druga metoda wykorzystuje technikę przyciemniania cyfrowego obejmującą szybkie włączanie i wyłączanie prądu. Ludzkie oko uśrednia te czasy włączania oraz wyłączania i w ten sposób rejestruje jasność.

Najtańsza i najprostsza metoda sterowania diodami LED to zastosowanie zasilacza o stałym napięciu oraz opornika połączonego szeregowo z diodą LED w celu ograniczenia płynącego przez nią prądu. Wybrana rezystancja zależy od wielkości źródła napięcia (VIN), wartości napięcia przewodzenia diody LED i wartości natężenia przewodzenia diody LED.

Zasilacz liniowy (LPS) to ekonomiczna, prosta i niezawodna metoda sterowania diodami LED. Zasilacze LPS opierają się na regulatorach liniowych ze zintegrowanymi obwodami (IC), tranzystorach bipolarnych złączowych lub tranzystorach polowych działających w obszarze liniowym. Zasilacze impulsowe (SMPS) są pozbawione najważniejszych wad zasilaczy liniowych, w związku z czym stanowią podstawowe rozwiązanie używane do zasilania diod LED. Diody LED to podzespoły prądu stałego, a zatem można stosować tylko zasilacze SMPS typu DC/DC i AC/DC. Sprawność, możliwości sterowania, niewielki rozmiar i niska waga to podstawowe zalety tych zasilaczy w porównaniu z zasilaczami liniowymi. Zasilacz SMPS może zapewniać w razie potrzeby wysokie natężenie (np. ponad 30 A) przy bardzo niskim napięciu.

Wybór najlepszej topologii sterowania diodami LED zależy od standardów, specyfikacji i wymagań dotyczących zastosowania, takich jak warunki środowiskowe, napięcie wejściowe systemu, napięcie przewodzenia diod LED, liczba diod LED i układ obwodów.

Sterowniki inteligentne opierają się zazwyczaj na mikrokontrolerach przełączających ASIC, które mają programowalną pamięć flash (EEPROM), kilka sterowników układowych modulujących szerokość impulsu (PWM), przetworniki analogowo-cyfrowe (A/C) i przetworniki cyfrowo-analogowe (C/A). Sterowniki diod LED oparte na mikrokontrolerach zapewniają dodatkowe korzyści, takie jak elastyczność pracy, efektywność, niezawodność, duże możliwości sterowania i inteligencja.

Listwy i taśmy LED

Taśma LED to elastyczna płytka drukowana zapełniona diodami LED, którą można przykleić w praktycznie dowolnym miejscu, aby uzyskać silne źródło światła o niemal dowolnej barwie i jasności. W nowoczesnych konstrukcjach oświetleniowych na całym świecie coraz częściej stosuje się elastyczne taśmy LED. Architekci i projektanci oświetlenia często używają taśm LED w projektach mieszkaniowych, komercyjnych i przemysłowych. Jest to spowodowane wysoką efektywnością, bogactwem opcji kolorystycznych, jasnością i łatwością obsługi. Na rynku dostępnych jest wiele opcji taśm LED (nazywanych także wstęgami LED), takich jak taśmy elastyczne LED DC, taśmy elastyczne LED AC i taśmy LED o wysokiej mocy.

Taśmy elastyczne LED zapewniają niezwykle dużą ilość światła i można je stosować do oświetlania zadań, podświetlania, oświetlania biurek, oświetlania garaży, a także jako oświetlenie akcentowe, podszafkowe, pasowe, oświetlenie lodówek, w zastosowaniach przemysłowych, fotografii itp. Dostępne są też taśmy kolorowe, nazywane taśmami RGB. To oświetlenie LED może wyświetlać dowolną kombinację koloru czerwonego, zielonego i niebieskiego. Takie taśmy wymagają sterowników dynamicznie zmieniających kolory lub utrzymujących wybrany kolor.

Przy zakupie taśm LED należy zwrócić uwagę nie tylko na ich długość, lecz także na zagęszczenie diod LED. Najlepiej jest szukać taśm o największej liczbie diod LED na jednostkę długości. Warto zwrócić uwagę na liczbę diod LED na jednostkę długości oraz liczbę lumenów na jednostkę długości, jako że wartości te mają wyraźny wpływ na jakość i rodzaj światła. Podstawową kwestią przy szukaniu źródła zasilania jest napięcie wejściowe wymagane przez taśmy LED. Niektóre wymagają prądu AC/DC, inne zasilania 12 V / 24 V. Zatem trzeba się upewnić, jakie są wymagania taśmy i nabyć odpowiedni zasilacz. Następnie należy sprawdzić, czy moc zasilacza jest wyższa co najmniej o 10% niż moc zużywana przez taśmy LED.

Taśmy LED są pakowane na szpulach o długości 5 metrów, czyli 16 stóp 5 cali. Maszyny używane do umieszczania diod LED i oporników na elastycznych płytkach drukowanych mają zazwyczaj długość 3 stóp 2 cali, w związku z czym poszczególne sekcje są lutowane w celu stworzenia pełnej szpuli.

Diody LED (Light Emitting Diode)

Diody emitujące światło (LED) to urządzenia półprzewodnikowe, które emitują światło widzialne, gdy przepływa przez nie prąd. Światło to nie jest szczególnie jasne, ale w przypadku większości diod LED jest monochromatyczne, emitowane na jednej długości fal.

Materiał zastosowany w elemencie półprzewodzącym diody LED określa jej kolor. Dwa główne typy LED stosowane obecnie w systemach oświetleniowych to stopy fosforku glinu, galu i indu (AlGaInP lub AlInGaP) w przypadku czerwonych, pomarańczowych i żółtych diod LED oraz stopy azotku indu i galu (InGaN) dla zielonych, niebieskich i białych diod LED. Niewielka zmiana składu tych stopów powoduje zmianę koloru emitowanego światła. Diody LED mogą emitować światło od czerwonego (fale o długości ok. 700 nanometrów) po niebieskofioletowe (ok. 400 nm). Niektóre diody LED emitują energię w podczerwieni (fale o długości 830 nanometrów lub większej) — urządzenia takie nazywa się diodami emitującymi podczerwień (IRED).

W porównaniu z większością typowych źródeł światła używanych do oświetlania diody LED charakteryzują się stosunkowo niską emisją światła, w związku z czym są nadal stosowane w grupach i innych konfiguracjach przydatnych w danych zastosowaniach. Dziś pojedyncze pakiety diod LED zapewniają jasność niemal 100 lumenów. Oczywiście emitowane światło różni się zależnie od długości fal. Diody LED mają wysoką sprawność i niski pobór mocy, w związku z czym zaczynają zastępować większość konwencjonalnych źródeł światła. Wbudowuje się je w żarówki i oprawki do ogólnych zastosowań oświetleniowych. Dzięki niewielkim rozmiarom diody LED umożliwiają tworzenie wyjątkowych konstrukcji. Niektóre źródła światła LED przypominają fizycznie zwykłe żarówki i lepiej pasują wyglądem w tradycyjnych zastosowaniach.

Diody LED zapewniają niezwykłe możliwości w zakresie tworzenia innowacyjnych konstrukcji świetlnych i oferują szerszy zakres zastosowań niż tradycyjne technologie oświetleniowe. Wykorzystują radiatory do pochłaniania ciepła i rozpraszania go w otoczeniu. Zapobiega to ich przegrzewaniu się i przepalaniu. Efektywność odprowadzania ciepła to ogólnie najważniejszy czynnik zapewniający odpowiednią wydajność diod LED w całym ich okresie użytkowania. Im wyższa temperatura pracy diod, tym szybszy spadek jakości światła i mniejsza trwałość.

Article

2d Lidar

Time of Flight: 2D LIDAR using Time-of-Flight Sensors

Learn how to choose the right ToF sensor to implement 2D LiDAR technology with high accuracy in proximity sensing for automotive applications.

blog

Bluetooth 5 wireless technology

Bluetooth 5 wireless technology for IoT smart sensors

Learn about the Bluetooth 5 wireless mesh networking architecture for smart sensor applications to create a smart IoT community.

Article

Smart Retailing with IoT

Smart Retailing with IoT

IoT devices swap data networks without human interaction, creating opportunities for multiple applications to become smart.

Article

Industrial Smart Facility Management

Industrial Smart Facility Management

How to better ensure functionality, comfort, safety, and efficiency of the built environment system.

Zasoby techniczne

Artykuły, e-booki, webinary i wiele więcej.
Bądź na bieżąco z innowacjami.

Sztuczna Inteligencja

Jedna z największych rewolucji w całej historii ludzkości! Sztuczna Inteligencja AI to wszechstronna koncepcja, która wyposaża maszyny w ludzką inteligencję

Embedded hub

Jesteśmy tutaj, aby pomóc ci zrealizować Twoje pomysły, wspierając Cię na każdym etapie Twojej podróży projektowej

Druk 3D

Skróć wprowadzenie na rynek. Zmniejsz koszty prototypowania. Produkuj części na zamówienie. Odblokuj nieograniczone możliwości!

element14 Community

Największa społeczność online dla inżynierów

ŁĄCZ SIĘ | UCZ SIĘ | TWÓRZ | INSPIRUJ