Мастерская LED освещения в Днепре

Как подключить 10 Вт светодиоды, и какое им найти применение?

Светодиодная матрица 10 W изготовлена по МСОВ технологии и состоит из 9 кристаллов соединенных по 3 последовательно и 3 цепочки параллельно. Каждый кристалл рассчитан на напряжение 3,2-4,0 V, поэтому в сумме три последовательно соединенных кристалла  открываются при 9,6 V и нормально работают до 12 V, что позволяет достаточно просто использовать их в автомобилях и для аварийного освещения подключая их напрямую к аккумуляторной батарее через ограничивающее по току сопротивление мощностью 2W.
 Номинал сопротивления рассчитывается по закону Ома. При таком подключении к аккумулятору за счет нагрева сопротивления потери могут составлять 15-25% от номинала матрицы, что не критично в автомобилях но значительно уменьшают время разрядки аккумулятора при аварийном освещении, поэтому для аварийного освещения часто используют DC-DC  преобразователи имеющие эффективность выше 92%.

      Качество светодиодной матрицы определяется тремя основными составляющими кристалл, люминофор, подложка. Для кристалла помимо светоотдачи Lm/W большое значение имеют его геометрические размеры, чем больше кристалл тем больше площадь контакта с подложкой, что позволяет более эффективно отводить тепло, а это одна из основных задач. Рабочая температура 60-65 град С но это не означает, что  радиатор может греться  до такой температуры т.к. температура радиатора и подложки матрицы значительно отличаются. Перегрев кристалла приводит к его деградации и уменьшению срока службы светодиодов в разы или десятки раз, и в последующем к выходу из строя матрицы. Минимально необходимая площадь радиатора 200-300 см. кв. в зависимости от параметров и условий эксплуатации. У более ярких и качественных матриц подложка  медная, у менее ярких - алюминиевая. Медь имеет большую теплопроводность поэтому она предпочтительнее, но и на алюминии светодиоды работают нормально при достаточном радиаторе, а если использовать матрицу не на полную номинальную мощность, а на 80% от номинала то даже на алюминии матрицы смогут проработать заявленные производителем 50000-100000 часов.     

Из технических характеристик следует, что питается 10 Вт светодиодная сборка постоянным напряжением 12 вольт с током 900-1000 ма и может нагреваться до +60 ° C.

Для начала попробуем включить 10 Вт светодиод.

Для пробного включения используем источник постоянного напряжения 12 вольт, в данном случае аккумулятор, и стабилизатор тока. Также для пробного включения светодиода нам потребуется радиатор-охладитель площадью не менее 600 см².

Самый простейший стабилизатор тока можно собрать на микросхеме LM317 и одном резисторе.

Схема стабилизатора тока на LM 317 (далее будем называть его драйвером)

По формуле внизу рисунка очень просто расчитать величину сопротивления резистора для необходимого тока. Т.е сопротивление резистора равно — 1,25 деленное на требуемый ток.  Для стабилизаторов до 0,1 A подходит мощность резистора 0,25 W. На токи от 350 мА до 1 А рекомендуется 2 W. Ниже  приведена таблица резисторов на токи для широко распространенных светодиодов.

Для подключения 10 Вт светодиода потребуется резистор номиналом 1,3 Ом мощностью 2W.

Светодиод питается напряжением 10-12 вольт. На стабилизаторе LM 317 - падение напряжения 1,25 вольта при стабилизации 962 ма..

Складываем 12В диода + 1,25В стабилизатора = 13,25В напряжение источника питания. А на аккумуляторе 13,4~13,8 вольт, что вполне достаточно!

Собираем схему следующим образом:

Светодиод закрепляем на алюминиевом радиаторе саморезами. Обязятельно всю площадь контакта светодиода с радиатором смазываем тонким слоем термопроводящей пасты для улучшения теплоотдачи. Так как между основанием данного светодиода и его контактными выводами нет гальванической связи, то на тот же радиатор с использованием термопроводящей пасты закрепляем и микросхему LM 317 в корпусе ТО 220 (она тоже греется, ведь на ней падает 1,25 вольта!). Спаиваем 3 детали по схеме

.

К белому проводу подключаем клемму "-" аккумулятора, а оранжевому "+"

И, о чудо! Светодиод 10 Вт светится на все 1080 lm,  что соответствует силе света лампы накаливания мощностью 100 W . Но в отличие от лампы накаливания мощностью 100 W, светодиод вместе с драйвером греется всего градусов до 45, и что самое главное, потребляет всего10 W.

Такую конструкцию смело можно применить в автомобильных фарах, например для ближнего света. Единственное, что потребуется изменить, так это изолировать теплоотвод LM 317 от кузова автомобиля, так как в микросхеме имеется  гальваническая связь с теплоотводом по "+", а в автомобиле на кузове "-".

Читайте также:

Модернизация освещения в ресторане с использованием сверхярких светодиодов

Замена галогенной лампы в дискотечном приборе WIZARD LIGHTER на сверхяркий светодиод